不同基因表达系统的信息以两种方式呈现:
这是一种“只需回答四个关键问题就能确定最适合特定目标蛋白的基因表达系统”的决策方案。这些问题基于目标蛋白的生物学特性,并指导读者通过关键的决策点,从这些点出发,遵循方案的不同分支来决定最合适的基因表达系统(图 1)。
▲图 1:基因表达系统选择决策方案
该决策方案包含四个关键决策点(图中的①②③④),每个点对应于插图文本框中显示的特定问题。蓝色箭头指示阅读方向。相关的灰色框描述了在各个决策点需要考虑的参数。表达宿主在蓝色框中展示,常用和较少使用的系统分别以蓝色和黑色标注。决策点如下:
1.初始决策点涉及到待生产的目标蛋白的来源,其性质是原核的还是真核的。通常,原核蛋白在细菌中使用不同的大肠杆菌菌株产生(E. coli) 。
2. 然而,对于真核靶蛋白,决策过程中必须考虑多个参数。在细菌中生产这类蛋白质仅建议用于不需要翻译后修饰(PTM;主要是糖基化 )来获得功能活性和/或稳定性的蛋白质,最多含有 3 个二硫键的蛋白质,分子量(MW)最高为 100 kDa 的蛋白质和蛋白质复合物,以及小型膜整合蛋白(IMPs)。通常,对于在细菌中生产的含有二硫键的蛋白质,使用促进胞质二硫键形成的大肠杆菌菌株或将蛋白质分泌到胞间隙中。相反,对于需要功能性 PTM、含有多个(≥4 个)二硫键、以及大于 100 kDa 的大分子蛋白/复合物和更大的整合膜蛋白(IMPs)的真核目标蛋白,推荐在真核系统中生产。
3.选择使用哪种真核系统(昆虫、哺乳动物、酵母)取决于获得功能性蛋白所需的糖链类型(见不同天冬酰胺[Asn]连接的糖链的卡通模型)。
4. 如果需要更高的蛋白产量和/或高频的生产周期,那么与瞬时基因表达(TGE)相比,投入额外时间(由虚线指示)生成稳定的细胞系(哺乳动物系统)或杆状病毒表达载体系统(BEVS)是值得的。