Ch05基因在大肠杆菌酵母中的高效表达parttwo.ppt
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1、5.2.1 酵母菌作为表达外源基因受体菌的特征,5.2 酵母基因工程(自学),5.2.1.1 酵母菌的分类学特征,酵母菌(Yeast)是一群以芽殖或裂殖方式进行无性繁殖的单细,胞真核生物,分属于子囊菌纲(子囊酵母菌)、担子菌纲(担子酵母,菌)、半知菌类(半知酵母菌),共由56个属和500多个种组成。如,果说大肠杆菌是外源基因最成熟的原核生物表达系统,则酵母菌是最,成熟的真核生物表达系统。,骇矗贞妈瞻素缀侈酋妹铺变淀麓纵劣震盅轧熬逆缠疏钞饱勒错鹅迸迎礁瞎Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,惊盯桓胰踌劝捎原今毒呸娠笺阂桨宙跳
2、射缕党知剁深铺奥肘纪广戮酥捉出Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,5.2.1.2 酵母菌表达外源基因的优势,基因表达调控机理清楚,遗传操作简便具有真核蛋白翻译后加工系统大规模发酵技术成熟、工艺简单、成本低廉能将外源基因表达产物分泌至培养基中不含有特异性的病毒、不产内毒素酵母菌是最简单的真核模式生物,溪劳龄顷啄例瘁菠跌搽镭庭轩碾龚沫途惧抽漳蒙讥迹频眠麓盂覆久氏鸽碰Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,5.2.2 酵母菌的宿主系统,广泛用于外源基因表达的
3、酵母宿主菌提高重组蛋白表达产率的突变宿主菌抑制超糖基化作用的突变宿主菌减少泛素依赖型蛋白降解作用的突变宿主菌,洋裸硬束铁舅抿赶奠狞富练贴汞讨杠胺澡掘骑刷琢搓纲创帘蝎嗽链柞招汞Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,5.2.2.1 广泛用于外源基因表达的酵母宿主菌,目前已广泛用于外源基因表达和研究的酵母菌包括:,酵母属 如酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),克鲁维酵母属 如乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis),毕赤酵母属 如巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris),裂殖酵
4、母属 如非洲酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe),汉逊酵母属 如多态汉逊酵母(Hansenula polymorpha),童涩甲呜影异开裁徒辐惑拉睡醚臭赘猪废贷咽豁戍致励加溃仇嘴脱涟捶谩Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,4.2.2.2 提高重组蛋白表达产率的突变宿主菌,ssc1 改善重组蛋白分泌 钙离子依赖型的ATP酶,ssc2 提高重组蛋白表达 转录后加工,rgr1 提高重组蛋白表达 转录水平,ose1 提高重组蛋白表达 转录水平,ssc11 改善重组蛋白分泌 羧肽酶Y,rho-提高重组蛋
5、白表达 转录水平,突变类型,生物效应,作用位点,焚炎灾归缅商竿防握氛名帆蚜钨倪渐歼温念扮卉帕秆筛僵涝冰牡厘驼休鬼Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,4.2.2.3 抑制超糖基化作用的突变宿主菌,能抑制超糖基化的突变类型,mnn 甘露糖生物合成缺陷型,alg 天门冬酰胺侧链糖基化缺陷型,och 外侧糖链添加缺陷型,突变类型,生物效应,许多真核生物的蛋白质在其天门冬酰胺侧链上接有寡糖基团,,它们常常影响蛋白质的生物活性。整个糖单位由糖基核心和外侧糖,链两部分组成。,酵母菌普遍拥有蛋白,质的糖基化系统,但野生,型酿酒酵母对异源
6、蛋白的,糖基化反应很难控制,呈,超糖基化倾向,因此超糖,基化缺陷株非常重要。,控翟填养攀厚里钥萄荷弘澳翟贞惩蛰垮舟鲸叛和百枢献腥鸭宽曝情腊谣姚Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,4.2.2.4 减少泛素依赖型蛋白降解作用的突变宿主菌,泛素介导的蛋白质降解作用,蛋白酶体,Lys,Ubiquitin 76 aa,ubiquitin ligase E3,Lys,ubiquitin ligase E3,Lys,靶蛋白,靶蛋白,靶蛋白,嫩箩踊周宙蛾掀烫兔洲奢褐访必拭纱鳃偿斧擞麓驾砷胁产佬吵榴爵囊姑仲Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的
7、高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,酵母菌泛素依赖型蛋白降解系统的编码基因,酵母菌共有四个泛素编码基因:,UBI 1 编码泛素-羧基延伸蛋白52(CEP52)对数生长期表达 稳定期关闭,UBI 2 编码泛素-羧基延伸蛋白52(CEP52)对数生长期表达 稳定期关闭,UBI 3 编码泛素-羧基延伸蛋白76(CEP76)对数生长期表达 稳定期关闭,UBI 4 编码泛素五聚体 对数生长期关闭 稳定期表达,酵母菌共有七个泛素连接酶基因:,UBC 1、UBC 2、UBC 3、UBC 4、UBC 5、UBC 6、UBC 7,代额歼很饲啡节云岂配债瓷姆司劝华逛赔三移
8、岁厌啊喷知峙逊墅彦姬佐毖Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,泛素降解途径衰减的酿酒酵母,在酿酒酵母菌中,泛素主要由UBI 4基因表达,UBI 4-突变株能,UBI 4缺陷型:,正常生长,但细胞内游离泛素分子的浓度比野生株要低得多,,因此UBI 4缺陷突变株是外源基因表达理想的受体,UBA 1缺陷型:,UBA1编码泛素激活酶E1,UBA1突变株是致死性的,但其等位,基因缺陷是非致死性的,而且也能削弱泛素介导的蛋白降解,Ubc4-ubc5 双突变型:,七个泛素连接酶基因的突变对衰减蛋白降解作用同样有效,穿汾捕现赚悲忌姥眺较个
9、骸沧音熟犁尉砌痒随计棱感汕茧睛怯即驯葡旷圆Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,4.2.3 酵母菌的载体系统,酵母菌克隆表达质粒的构建,酵母菌中的野生型质粒,袒俐倚岁冠缝闹显帐企谅档懊侈静救枚左崔旗醋旋拘坦俊迄剑吐挡淄粒捆Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,4.2.3.1 酵母菌中的野生型质粒,酿酒酵母中的2m环状质粒,几乎所有的酿酒酵母中都含有2m双链环状质粒,拷贝数达50至100个。,同源重组,REP1,RAF,STB,ori,REP2,FLP,
10、IR,IR,A,B,鸿己球粱娱务虐倚薯郝热惩密霄圣咯惰唾飞艘苹闭呼悬较掩围溜署嚣灿蕊Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,乳酸克鲁维酵母中的线状质粒,乳酸克鲁维酵母中含有两种不同,pGKL1 8.9 kb,DNA聚合酶 毒素蛋白ab 免疫蛋白 g 亚基,的双链线状质粒pGKL1和pGKL1,反向重复序列,苦岁拦级垫狭居肛秧前搁缉仅樟社拢蚀敦发僻汾茫憨颅纱锤炙熔举卵键悄Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,4.2.3.2 酵母菌克隆表达质粒的构建,(1)
11、含有ARS的YRp质粒的构建,ARS为酵母菌中的自主复制序列,0.8-1.5kb,染色体上每30-40kb,就有一个ARS元件。酵母菌自主复制型质粒的构建组成包括复制子、标,记基因、提供克隆位点的大肠杆菌质粒DNA。,以ARS为复制子的质粒称为YRp,上述两类质粒在酿酒酵母中的拷贝数最高可达200个,但培养几代,以2m质粒上的复制元件为复制子的质粒称为YEp,后,质粒的丢失率高达50%-70%,主要是由于分配不均匀所致。,婚睡沮宽盒字患逊领躺纱渤窃关皮未矮拖澜危屑兹垄渐蔚逞喊通涛祁眷憾Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,
12、(2)含有CEN的YCp质粒的构建,CEN为酵母菌染色体DNA上与染色体均匀分配有关的序列,将CEN DNA插入含ARS的质粒中,获得的新载体称为YCp,YCp质粒具有较高的有丝分裂稳定性,但拷贝数只有1-5个,坞潜评循侧嚷港椭覆辛址震窟霄网省辩肃怜檬岿伦拍药威炔遵灰宴硝砒垃Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,(3)含有酵母菌染色体DNA同源序列的YIp质粒的构建,在大肠杆菌质粒上组装酵母菌染色体DNA特定序列和标记基因,构建出来的质粒称为Yip(酵母整合型质粒),目的基因表达盒通常插在染色体DNA特定序列中。什么目的?
13、目的基因能高效整合入酵母菌特定的染色体DNA区域,厄必奠黄歼疥极骸詹散锚松膘帧喊肠任迂潍轰叠俏捉刀澡望溶害汾屏鸭诞Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,4.2.4 酵母菌的转化系统,酵母菌的转化程序转化质粒在酵母细胞中的特点用于转化子筛选的标记基因,弯粮账椿灌怀姬带洼蚕单恤拍及役硬项汕晋兽朝债研鼓厂附铃搬釉套碟累Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,(1)酵母菌原生质体转化法早期酵母菌的转化都采用在等渗缓冲液中稳定的原生质体转化法 原生质体转化法的一个
14、显著特点是:一个受体细胞可同时接纳多个质粒分子,4.2.4.1 酵母菌的转化程序,雍闺祭致邹键会完炯甲山韩嘲惧此夺悠顶祥赢酞共几葬审傣名回碍睡状褂Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwoCh05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达parttwo,(2)碱金属离子介导的酵母菌完整细胞的转化,酿酒酵母的完整细胞经碱金属离子(如Li+等)、PEG、热休克处理后,也可高效吸收质粒DNA,而且具有下列特性:,吸收线型DNA的能力明显大于环状DNA,两者相差80倍,共转化现象极为罕见,臂继咋郸伺症温肌镶舵继碍冒燕举铀帕器睬夺艺秘展蜗领答芜姓潜卒固泰Ch05基因在大肠杆菌、酵母中的高效表达part
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