蛋白表达体系何其多，选择有啥讲究？

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作为资深科研汪，想必大家对中心法则都是耳熟能详，最简易的法则，终端是行使生物功能的蛋白。为深入挖掘蛋白信息、开发蛋白潜能，蛋白的用量必须保证。蛋白表达系统犹如一台精密的仪器，源源不断的对外输送蛋白。

需求的不同，衍生出不同的表达体系。主要分为原核及真核两大类，常用的有细菌、昆虫及哺乳动物体系等。它们各有千秋，在不同的领域花开妖娆。

【原核】细菌表达系统-代表系统 E. coli

细菌是一种快速且简易的蛋白表达系统，由于培养基并不昂贵，操作简便，非常适用于扩大培养。

由于细菌不能完成必需的翻译后修饰或分子折叠，某些蛋白没有功能。此外，许多蛋白容易形成不溶性的包涵体，需要采用有效的变性剂处理和繁琐的蛋白重折叠操作。

常用的宿主系统是大肠杆菌，但大肠杆菌的细胞壁含有毒性热原，表达的蛋白在使用前必须进行广泛的测试。

大肠杆菌，图片来源于 Pixabay

特征：

① 培养成本低； ② 灵活的载体表达，兼容多种启动子、标签及限制性内切酶位点； ③ 易于扩大培养，蛋白产量高。

【真核】昆虫表达系统-代表系统 Sf9、Sf21

杆状病毒 - 昆虫细胞表达体系是常用的重组蛋白表达系统，要了解这一系统，不得不提及这里面的两个重要组成：杆状病毒与昆虫细胞。

杆状病毒是裂解性双链 DNA 病毒，常常在属于鳞翅目家族的昆虫细胞中扩增。它在脊椎动物中是非感染性的，其启动子在哺乳动物细胞中无活性。

昆虫细胞常选择源自草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）的 Sf9 或 Sf21 细胞系。使用基因合成的方法构建目的基因表达载体，包装杆状病毒转染 Sf9/ Sf12 细胞，最终表达获得目标蛋白。

这一系统适合高密度悬浮培养，易于扩大规模。表达的蛋白具有与天然哺乳动物蛋白相似的功能。尽管产量可高达 500mg / L，但重组杆状病毒生产可能较为耗时且培养条件比原核系统更具挑战性。

草地贪夜蛾，图片来源于 Bing

特征：

① 适用于细胞质蛋白和分泌蛋白的表达； ②能有效形成二硫键，且能够实现哺乳动物细胞中的大部分翻译后修饰。

【真核】哺乳动物表达系统-代表系统 HEK293 、CHO、NS0

哺乳动物表达系统生产的蛋白，具有高水平的翻译后修饰和折叠，非常贴近天然结构。常用于生产抗体、复杂蛋白、细胞功能实验用蛋白。但是，主要挑战在于，与其它表达系统相比，蛋白表达效率及产量较低，对培养条件要求也更为严苛。

该系统生产蛋白的方式分为瞬时表达（常用细胞株：HEK293）或稳定表达（常用细胞株：CHO）。

HEK293，图片来源于 Bing

特征：

① 瞬时表达简单快速； ②稳定表达的蛋白，其稳定性和可重现性更高； ③ 能实现哺乳动物细胞的翻译后修饰，蛋白可正确折叠。

对于蛋白生产厂家，在选择合适的表达体系时，需要考虑到蛋白的特征、产量及生产成本等问题。而对于广大的科研汪来说，主要从蛋白的应用角度进行选择。比如，研究蛋白结构、蛋白互作，需要尽量选择与天然构象一致的重组蛋白，优先选择哺乳动物表达系统，其次为昆虫细胞。再如，某些实验对结构要求较低，关注点在蛋白活性，此时很多细菌表达的蛋白，其活性已能够满足要求。

R&D Systems 拥有近 1 000 种蛋白生物活性分析方法，蛋白的高活性享誉业界，此外，还有众多的领先优势。

• 灵活的选择空间：R&D Systems 拥有细菌、昆虫以及哺乳动物体系表达的 3 000 余种蛋白，跨越 25 个物种，其中不乏非人灵长类等特殊来源的蛋白，满足不同科研需要。

• 极低的内毒素水平：R&D Systems 大肠杆菌表达的蛋白经过特殊的纯化工艺，内毒素水平可控制在 0.1 EU/ug 以下，遥遥领先与其它厂家，紧随其后的厂家蛋白内毒素水平甚至超出 R&D Systems 十倍。

• 超高的批间一致性：新批次的蛋白会经过严格的质控，保证与原始批次的蛋白活性一致，这种稳定性可长达十年以上，大大提高实验的可重复性。

（本文转自微信公众平台：Bio-Techne RnDSystems）

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