[发明专利]一种增强原核系统中蛋白质表达的方法

说明书

本发明公开了一种能够改善原核系统中目的蛋白质表达的方法，所述方法是通过使用特定蛋白质的信号肽序列或信号肽序列的突变序列或信号肽序列的嵌合序列或人工模拟设计的多肽序列引导目的蛋白质的表达，从而提高目的蛋白质在表达系统中的表达量和/或增强目的蛋白质的可溶性和/或改善目的蛋白质在原核系统中空间结构的折叠。所述特定蛋白质的信号肽序列或信号肽序列的突变序列或信号肽序列的嵌合序列或人工模拟设计的多肽序列不能或不能高效引导目的蛋白跨膜转运至细胞外。本发明提供的方法可用于很多目的蛋白质的表达。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体是涉及一种能够改善原核系统中目的蛋白质表达的方法。

背景技术

原核表达系统是目前非常成熟的外源蛋白表达系统，有多种商品化的菌株、质粒(载体)可以供使用。比如，以T7启动子为基础的pET表达体系。该体系充分利用T7启动子的高效性和乳糖操纵子的可调控性，实现外源蛋白在特殊大肠杆菌(Escherichia coli)株型，比如BL21(DE3)中的高效诱导表达。此外，基于其它细菌的高效表达系统也非常成熟，比如枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)表达系统、Brevibacillus表达系统等。

高效的原核表达系统可以提高目的蛋白的产量，但是功能性表达(Functionalexpression)水平却随着蛋白质种类的差异而参差不齐，尤其是对于一些具有特殊或复杂空间结构的外源蛋白，如膜蛋白等。这里的“功能性表达”定义为目的蛋白质能够可溶性表达，从而形成合理的三维结构并表现出正常的功能。由于原核系统本身的蛋白折叠机制多数属于翻译后折叠(Post-translational folding mechanism)，即先合成蛋白质或多肽，待合成完毕后才进行空间折叠。大量新生肽(即在蛋白质合成系统中刚刚完成合成的多肽链)在形成正确空间结构前，便大量聚集形成不溶的包涵体，从而无法形成正确的空间结构。这种聚集后的多肽链通常不具备该蛋白质正常的功能，需要进一步变性，再复性才能恢复空间结构，继而获得相应的功能。但是，蛋白质的复性成功率因蛋白质种类不同，差异很大，且复性过程需要消耗更多的时间周期、人力、物力或财力。

在利用原核系统进行目的蛋白表达过程中，为了增加蛋白质的可溶性，防止包涵体的形成，可以利用多种可溶性标签调节，比如MBP(maltose-binding protein)(diGuanetal.1988；Kapust and Waugh，1999)标签，GST(glutathione-S-transferase)(Smithand Johnson，1988)标签、SUMO(small ubiquitin related modifier)(Butt et al.2005；Marblestone et al.2006)、NusA(N-utilization substance)(Davis et al.1999)标签和Trx(Thioredoxin)(Lavallie et al.1993)等。这类标签连接到目的蛋白N端后，能够增加目的蛋白质溶解性，进而促使其更易形成正确的空间结构。有些标签还能增加目的蛋白的表达量。当然，不同标签对不同目的蛋白质表达的正效应差异较大，因此开发新型的标签具有很好的应用前景。本发明要求和提出了一种新的多肽标签可以用于改善目的蛋白质在原核系统中的表达。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种能够改善原核系统中目的蛋白质表达的方法，使用特定引导序列引导目的蛋白质的表达，从而提高目的蛋白质在表达系统中的表达量和/或增强目的蛋白质的可溶性和/或改善目的蛋白质在原核系统中空间结构的折叠。特定引导序列是指天然存在的部分蛋白质的信号肽序列或者信号肽序列的突变序列或信号肽序列的嵌合序列或者人工模拟设计的多肽序列或这些多肽序列的多重组合，或这些序列与其它多肽序列。

本发明的技术方案如下：