面对蛋白包涵体,我们只能束手无策? 包涵体是一种什么形式

包涵体(Inclusion Body)是外源基因在原核细胞中表达时,尤其是在大肠杆菌中高效表达时,形成的由膜包裹的高密度(1.3 mg/ml)不溶性蛋白质颗粒,在显微镜下观察时为高折射区 , 与胞质中其他成分有明显区别 。

面对蛋白包涵体,我们只能束手无策? 包涵体是一种什么形式


包涵体示意图
包涵体一般含有50%以上的重组蛋白,其余为核糖体元件、RNA聚合酶、内毒素、外膜蛋白以及脂体、脂多糖等,只溶于变性剂如尿素、盐酸胍等 。
包涵体大小为0.5-1 um左右 , 大肠杆菌细胞质中的包涵体直径一般在0.2 μm到1.5 μm之间 。不同的蛋白质具有不同的直径 , 如干扰素的大小是0.811 μm , 而牛凝乳酶原的大小是1.281 μm 。在一些情况下,有些包涵体比较大,直径大于大肠杆菌的直径,使得大肠杆菌有一个突起 。大的包涵体可以利用光学显微镜看到 。一般情况下,一个细胞仅有一个包涵体 。包涵体从来不吸附在膜上,并且不同于真核细胞中的其他细胞器 。高精度的投射电子显微镜显示了低分子量包涵体的多孔结构 。
还有一种叫做

病毒包涵体
【面对蛋白包涵体,我们只能束手无策? 包涵体是一种什么形式】病毒在增殖的过程中,常使寄主细胞形成一种蛋白质性质的病变结构,在光学显微镜下可见,多为圆形、卵圆形或不定形 。一般是由完整的病毒颗粒或尚未装配的病毒亚基聚集而成,少数则是宿主细胞对病毒感染的反应产物,不含病毒粒子 。有的位于细胞质中(如天花病毒包涵体),有的位于细胞核中(如疱疹病毒),或细胞质、细胞核中都有(如麻疹病毒) 。有的还具有特殊名称,如天花病毒包涵体叫顾氏(Guarnieri)小体,狂犬病毒包涵体叫内基氏(Negri)小体 。
细胞中的生物学活性蛋白质常以可溶性或分子复合物的形式存在,功能性的蛋白质总是折叠成特定的三维结构型 。而包涵体内的蛋白是非折叠状态的聚集体,因此不具有生物学活性 。

这也是包涵体让人头疼的原因 。
那么 , 
它是怎样形成的呢?

包涵体形成的原因
包涵体之所以形成可能与重组蛋白在表达过程中缺乏某些折叠辅助因子或环境不适无法形成正确的次级键有关 。
01
表达量过高
研究发现在低表达时很少形成包涵体,表达量越高越容易形成包涵体 。可能是合成速度太快以至于没有足够的时间进行蛋白折叠 , 二硫键不能正确配对,过多蛋白间的非特异性结合,蛋白质无法达到足够的溶解度等 。
02
氨基酸组成
一般含半胱氨酸越多的重组蛋白越易形成包涵体,而脯氨酸的含量明显与包涵体的形成呈正相关 。
03
所处的环境
发酵温度高或胞内pH接近蛋白的等电点时容易形成包涵体 。
04
蛋白的来源
重组蛋白是大肠杆菌的异源蛋白,由于缺乏真核生物蛋白翻译后修饰所需酶类,致使中间体大量积累,容易形成包涵体沉淀 。因此有人采用共表达分子伴侣的方法以增加可溶蛋白的比例 。

包涵体形成的位置
蛋白包涵体是一个广泛存在的现象,在大肠杆菌中 , 包涵体可在细胞的两个位置出现:细胞质和外周胞质 。通常认为蛋白的聚集无论出现在细胞内还是细胞外 , 都是由于中间体不能完成折叠导致的 。

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