Protein-Ausdruck ist ein Teilelement des Genausdrucks. Es besteht aus den Stufen, nachdem DNA zur Bote-RNS (mRNA) abgeschrieben worden ist. Der mRNA wird dann in polypeptide Ketten übersetzt, die in Proteine schließlich gefaltet werden. Protein-Ausdruck wird von proteomics Forschern allgemein verwendet, um das Maß der Anwesenheit und den Überfluss an einem oder mehr Proteinen in einer besonderen Zelle oder Gewebe anzuzeigen.

Protein-Ausdruck-Systeme werden in den Lebenswissenschaften, der Biotechnologie und der Medizin sehr weit verwendet. Molekulare Biologie-Forschung verwendet zahlreiche Proteine und Enzyme, von denen viele von Ausdruck-Systemen sind; besonders DNA polymerase für PCR, kehren Sie transcriptase für die RNS-Analyse und Beschränkung endonucleases für das Klonen um. Es gibt auch bedeutende medizinische Anwendungen für Ausdruck-Systeme, namentlich die Produktion des menschlichen Insulins, um Zuckerkrankheit zu behandeln. Protein-Ausdruck-Systeme werden verwendet, um bestimmte Proteine in der Biotechnologie und Industrie zu erzeugen, und mehr kürzlich Sätze (kombinatorische Reihe) des Proteins zu erzeugen, die zum Rauschgift-Entdeckungszweck geschirmt werden.

Ausdruck-Systeme

Allgemein verwendete Protein-Ausdruck-Systeme schließen diejenigen ein, die aus Bakterien, Hefe, baculovirus/insect, und Säugetierzellen abgeleitet sind.

Zellbasierte Systeme

Die ältesten und am weitesten verwendeten Ausdruck-Systeme werden zellgestützt und können als die "Kombination eines Ausdruck-Vektoren, seiner geklonten DNA und des Gastgebers für den Vektoren definiert werden, die einen Zusammenhang zur Verfügung stellen, um Auslandsgenfunktion in einer Gastgeber-Zelle zu erlauben, d. h. Proteine an einem hohen Niveau zu erzeugen". Ausdruck wird häufig zu einem sehr hohen Niveau getan und deshalb als Überausdruck gekennzeichnet.

Es gibt viele Weisen, Auslands-DNA in eine Zelle für den Ausdruck einzuführen, und es gibt viele verschiedene Gastgeber-Zellen, die für den Ausdruck verwendet werden können - ist jedes Ausdruck-System im Vorteil und Verbindlichkeiten. Auf Ausdruck-Systeme wird normalerweise vom Gastgeber und der DNA-Quelle oder dem Liefermechanismus für das genetische Material verwiesen. Zum Beispiel sind allgemeine Gastgeber Bakterien (wie E.coli, B. subtilis), Hefe (wie S.cerevisiae) oder eukaryotic Zelllinien. Allgemeine DNA-Quellen und Liefermechanismen sind Viren (wie baculovirus, retrovirus, adenovirus), plasmids, künstliche Chromosomen und bacteriophage (wie Lambda). Das beste Ausdruck-System der Wahl hängt vom beteiligten Gen ab, zum Beispiel wird Saccharomyces cerevisiae häufig für Proteine bevorzugt, die bedeutende Postübersetzungsmodifizierung verlangen und Kerbtier- oder Säugetier-Zelllinien verwendet werden, wenn das einem Menschen ähnliche Verstärken des mRNA erforderlich ist. Dennoch ist Bakterienausdruck im Vorteil, leicht große Beträge des Proteins zu erzeugen, das für die Röntgenstrahl-Kristallographie oder Kernkernspinresonanz-Experimente für den Struktur-Entschluss erforderlich ist.

Weil Bakterien prokaryotes sind, werden sie mit der vollen enzymatischen Maschinerie nicht ausgestattet, um die erforderlichen Postübersetzungsmodifizierungen oder molekulare Falte zu vollbringen. Folglich ist Mehrgebiet eukaryotic Proteine, die in Bakterien häufig ausgedrückt sind, nichtfunktionell. Außerdem werden viele Proteine unlöslich als Einschließungskörper, die sehr schwierig sind, ohne harten denaturants und nachfolgende beschwerliche Protein wiederfaltende Verfahren zu genesen.

Um Thesensorgen zu richten, wurden Ausdruck-Systeme mit mehreren eukaryotic Zellen für Anwendungen entwickelt, die die Proteine verlangen, als in, oder näher an höheren Organismen angepasst werden: Zellen von Werken (d. h. Tabak), Kerbtiere oder mammalians (d. h. bovines) sind transfected mit Genen und kultiviert in der Suspendierung und gerade als Gewebe oder ganze Organismen, um völlig gefaltete Proteine zu erzeugen. Säugetier-in vivo Ausdruck-Systemen haben jedoch niedrigen Ertrag und andere schließliche Beschränkungen (zeitraubend, Giftigkeit, um Zellen zu veranstalten..).

Den hohen Ertrag / Produktivität und ersteigbare Protein-Eigenschaften von Bakterien und Hefe zu verbinden, und hat epigenetic Eigenschaften von Werken, Kerbtieren und mammalians Systemen vorgebracht, andere Protein-Ausdruck-Systeme werden mit einzelligem eukaryotes (d. h. nichtpathogene Zellen 'von Leishamania') entwickelt.

Bakteriensysteme - Escherichia coli

E. coli ist einer der am weitesten verwendeten Ausdruck-Gastgeber, und DNA wird normalerweise in einem plasmid Ausdruck-Vektoren eingeführt. Die Techniken für den Überausdruck in E. coli werden gut entwickelt und arbeiten durch das Steigern der Zahl von Kopien des Gens oder die Erhöhung der verbindlichen Kraft des Befürworter-Gebiets so helfende Abschrift.

Zum Beispiel konnte eine DNA-Folge für ein Protein von Interesse geklont oder in eine hohe Kopie-Zahl plasmid subgeklont werden, den lac Befürworter enthaltend, der dann in die Bakterie Escherichia coli umgestaltet wird. Die Hinzufügung von IPTG (ein Milchzucker-Analogon) aktiviert den lac Befürworter und veranlasst die Bakterien, das Protein von Interesse auszudrücken.

Bakteriensysteme - Corynebacterium

Nichtpathogene Arten mit dem Gramm positiven Corynebacterium werden für die kommerzielle Produktion von verschiedenen Aminosäuren verwendet. Der C. glutamicum Arten wird weit verwendet, um glutamate und lysine, Bestandteile des menschlichen Essens, des Tierfutters und der pharmazeutischen Produkte zu erzeugen.

Der Ausdruck des funktionell aktiven menschlichen epidermal Wachstumsfaktors ist in C. glutamicum getan worden, so ein Potenzial für die Industrieskala-Produktion von menschlichen Proteinen demonstrierend. Ausgedrückte Proteine können für die Sekretion entweder durch den allgemeinen sekretorischen Pfad (Sec) oder durch den Zwillings-Arginine Versetzungspfad ins Visier genommen werden (machen Okkispitze).

Verschieden von mit dem Gramm negativen Bakterien haben mit dem Gramm positive Corynebacterium an lipopolysaccharides Mangel, die als antigenic endotoxins in Menschen fungieren.

Hefe-Systeme - Saccharomyces cerevisiae, Pichia Pastoris

Ausdruck-Systeme in der Hefe verwenden normalerweise den allgemeinen und weithin bekannten S.cerevisiae, sondern auch das Bazillus-Geschlecht. Systeme mit 'Pichia pastoris', die lizenziert werden, erlauben stabile und anhaltende Produktion von Proteinen, die an Säugetierzellen am hohen Ertrag in chemisch definierten Medien von Proteinen näher sind.

Baculovirus hat Kerbtier-Zellen angesteckt

Kerbtier-Zellen (Sf6, Sf21, Hj5 Flecke) erlauben Ausdruck von glycosylated Proteinen, die mit E.coli oder Hefe nicht ausgedrückt werden können. Es ist sehr nützliches System für den Ausdruck von Proteinen in der hohen Menge.

Systeme von Eukaryotic - Leishamania

Protozoische Leishmania tarentolae (nicht pathogene Beanspruchung) Ausdruck-System, auch lizenziert, erlauben stabile und anhaltende Produktion von Proteinen am hohen Ertrag in chemisch definierten Medien. Erzeugte Proteine stellen völlig eukaryotic Postübersetzungsmodifizierungen, einschließlich glycosylation und Disulfid-Band-Bildung aus.

Systeme von Eukaryotic - Werke

Tabak

Systeme von Eukaryotic - Mammalians

Schwerfälliger

Zellfreie Systeme

Der zellfreie Ausdruck von Proteinen wird in vitro das Verwenden der gereinigten RNS polymerase, ribosomes, tRNA und ribonucleotides durchgeführt. Diese Reagenzien können durch die Förderung von Zellen oder von einem zellbasierten Ausdruck-System erzeugt werden. Wegen der niedrigen Ausdruck-Niveaus und hohen Kosten von zellfreien Systemen werden zellbasierte Systeme weiter verwendet.

Siehe auch

• Genausdruck

Weiterführende Literatur