哺乳細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)如何提高表達(dá)量？
日期：2023-06-09 13:48:33
哺乳細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)是目前最常用的蛋白質(zhì)表達(dá)與生產(chǎn)系統(tǒng)之一，廣泛應(yīng)用于藥物研發(fā)、生物技術(shù)領(lǐng)域。然而，由于種種因素的影響（例如DNA序列、啟動(dòng)子、信號肽、轉(zhuǎn)座子、轉(zhuǎn)染方式等），蛋白質(zhì)在哺乳細(xì)胞中的表達(dá)量往往不能滿足實(shí)際需要。如何提高哺乳細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)的表達(dá)量，是一個(gè)備受關(guān)注的問題。本文就此進(jìn)行探討。
一、優(yōu)化啟動(dòng)子
啟動(dòng)子是轉(zhuǎn)錄過程的起始位點(diǎn)，對基因表達(dá)調(diào)控起重要作用。常見的啟動(dòng)子有CMV、SV40以及EF1α等。在哺乳細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)中，CMV啟動(dòng)子是最為廣泛使用的啟動(dòng)子之一，但是它在長時(shí)間表達(dá)時(shí)容易受到啟動(dòng)子取向效應(yīng)和剪切效應(yīng)的影響，導(dǎo)致表達(dá)水平下降。此時(shí)，可以采用其他常用啟動(dòng)子或構(gòu)建自定義啟動(dòng)子，或者在CMV啟動(dòng)子的5'端添加增強(qiáng)子，來提高基因表達(dá)。
二、優(yōu)化信號肽
信號肽是蛋白質(zhì)分泌過程中最重要的調(diào)控元件之一，它決定了蛋白質(zhì)的定位和適當(dāng)?shù)姆词秸郫B。因此，對信號肽進(jìn)行優(yōu)化也是提高哺乳細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)量的重要手段。常用的信號肽如Igκ、tPA、hGH等，可以根據(jù)不同的目標(biāo)蛋白進(jìn)行選擇或構(gòu)建。
三、使用轉(zhuǎn)座子
轉(zhuǎn)座子是一種廣泛存在于細(xì)菌和真核生物中的可移動(dòng)遺傳元件，能夠引導(dǎo)DNA的自由運(yùn)動(dòng)，具有高效率和高精度的基因定位和修飾功能。因此，在哺乳細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)中使用轉(zhuǎn)座子可以有效提高基因表達(dá)。主要有Sleeping Beauty、piggyBac、Tol2等轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)可供選擇，其中Sleeping Beauty應(yīng)用最為廣泛。
四、優(yōu)化細(xì)胞培養(yǎng)條件
細(xì)胞培養(yǎng)條件是影響表達(dá)的另一個(gè)重要因素。哺乳細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)中，常用的細(xì)胞為CHO、HEK293、293F等細(xì)胞。在細(xì)胞培養(yǎng)過程中，溫度、CO2濃度、pH值、營養(yǎng)物質(zhì)和培養(yǎng)時(shí)間等因素對細(xì)胞狀況及蛋白質(zhì)表達(dá)效果都有著重要作用。因此，合理優(yōu)化細(xì)胞培養(yǎng)條件可以提高蛋白質(zhì)表達(dá)量。
五、采用輔助技術(shù)
在哺乳細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)中，可采用以下輔助技術(shù)來優(yōu)化基因表達(dá)。
（1）使用流式細(xì)胞術(shù)篩選高表達(dá)細(xì)胞：通過熒光標(biāo)記融合蛋白，利用流式細(xì)胞術(shù)分離高表達(dá)細(xì)胞，提高表達(dá)水平。
（2）利用小分子化合物調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)表達(dá)：如butyrate和Na Butyrate可以促進(jìn)CHO和HEK293細(xì)胞的表達(dá)，而dimethyl sulfoxide（DMSO）則能提高一些難表達(dá)的蛋白表達(dá)水平。
（3）輔助蛋白質(zhì)折疊和翻譯：如使用甘露醇、DMSO、輔酶Q10等小分子化合物，可以促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊和翻譯，提高表達(dá)水平。
優(yōu)化哺乳細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)的表達(dá)量需要多方面的考慮，并非只有一個(gè)單一因素可以解決問題。需要針對具體的研究目的和實(shí)驗(yàn)條件，選擇適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方法和策略。
