重組蛋白在表達(dá)過程中形成包涵體的原因是什么？
日期：2025-04-29 15:21:12
主要原因包括蛋白表達(dá)量過高，超過了細(xì)胞的折疊能力；蛋白本身的性質(zhì)，如富含疏水性氨基酸，容易聚集；表達(dá)條件不當(dāng)，如溫度過高、培養(yǎng)基成分不合適、缺乏必要的輔助因子等，影響了蛋白的正確折疊，從而導(dǎo)致其以不溶性的包涵體形式存在。
重組蛋白在表達(dá)過程中形成包涵體的原因主要有以下幾方面：
蛋白本身的性質(zhì)
氨基酸組成與序列：富含疏水性氨基酸的蛋白，其疏水區(qū)域在折疊過程中容易相互作用，導(dǎo)致蛋白錯誤折疊并聚集形成包涵體。例如，一些膜蛋白由于具有較多的跨膜結(jié)構(gòu)域，富含疏水氨基酸，在原核細(xì)胞中表達(dá)時往往容易形成包涵體。
蛋白結(jié)構(gòu)復(fù)雜性：結(jié)構(gòu)復(fù)雜的蛋白，如含有多個結(jié)構(gòu)域、二硫鍵或需要特殊折疊方式的蛋白，在細(xì)胞內(nèi)的折疊過程可能會遇到困難。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的折疊機(jī)制無法滿足其正確折疊需求時，就容易形成包涵體。如一些具有復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的抗體蛋白，在大腸桿菌中表達(dá)時，如果折疊過程不協(xié)調(diào)，就容易聚集。
表達(dá)系統(tǒng)相關(guān)因素
宿主細(xì)胞選擇不當(dāng)：不同的宿主細(xì)胞具有不同的蛋白折疊和加工能力。例如，原核細(xì)胞缺乏真核細(xì)胞特有的翻譯后修飾和折疊機(jī)制，當(dāng)表達(dá)一些需要復(fù)雜修飾和正確折疊的真核蛋白時，就可能因無法正確處理而形成包涵體。
表達(dá)量過高：當(dāng)重組蛋白的表達(dá)量過高時，細(xì)胞內(nèi)的折疊酶、分子伴侶等資源被迅速耗盡，新生肽鏈無法及時得到正確折疊，過量的未折疊或錯誤折疊的蛋白就會相互聚集形成包涵體。
培養(yǎng)條件因素
溫度：較高的培養(yǎng)溫度會加快蛋白的合成速度，但同時也會增加蛋白錯誤折疊的幾率。高溫會使蛋白的疏水區(qū)域暴露更充分，促進(jìn)蛋白間的疏水相互作用，從而導(dǎo)致包涵體的形成。例如，在大腸桿菌中表達(dá)某些蛋白時，37℃培養(yǎng)比 25℃培養(yǎng)更容易形成包涵體。
pH 值：不合適的 pH 值會影響蛋白的電荷狀態(tài)和穩(wěn)定性。當(dāng) pH 值偏離蛋白的等電點(diǎn)時，蛋白可能會發(fā)生變性或錯誤折疊，進(jìn)而形成包涵體。此外，極端的 pH 值還可能影響細(xì)胞內(nèi)的酶活性和代謝過程，間接影響蛋白的折疊和溶解性。
營養(yǎng)物質(zhì)與代謝產(chǎn)物：營養(yǎng)物質(zhì)缺乏或代謝產(chǎn)物積累過多都可能對蛋白表達(dá)和折疊產(chǎn)生負(fù)面影響。例如，氨基酸缺乏會導(dǎo)致蛋白合成不完全，影響蛋白的正確折疊；而代謝產(chǎn)物如乙醇、乙酸等積累過多，會改變細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，使蛋白更容易聚集形成包涵體。
