重組蛋白在表達(dá)過(guò)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(guò)高，超過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程中容易相互作用，導(dǎo)致蛋白錯(cuò)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(shí)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(gè)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(guò)程可能會(huì)遇到困難。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的折疊機(jī)制無(wú)法滿(mǎn)足其正確折疊需求時(shí)，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(shí)，如果折疊過(guò)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(shí)，就可能因無(wú)法正確處理而形成包涵體。
表達(dá)量過(guò)高：當(dāng)重組蛋白的表達(dá)量過(guò)高時(shí)，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(wú)法及時(shí)得到正確折疊，過(guò)量的未折疊或錯(cuò)誤折疊的蛋白就會(huì)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(huì)加快蛋白的合成速度，但同時(shí)也會(huì)增加蛋白錯(cuò)誤折疊的幾率。高溫會(huì)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(shí)，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(huì)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(shí)，蛋白可能會(huì)發(fā)生變性或錯(cuò)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(guò)程，間接影響蛋白的折疊和溶解性。
營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與代謝產(chǎn)物：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏或代謝產(chǎn)物積累過(guò)多都可能對(duì)蛋白表達(dá)和折疊產(chǎn)生負(fù)面影響。例如，氨基酸缺乏會(huì)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(guò)多，會(huì)改變細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，使蛋白更容易聚集形成包涵體。
