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多基因表達系統 MultiBac 及其應用

更新時間:2019-03-11瀏覽:2071次

姿勢 | 一文讀懂多基因表達系統 MultiBac 及其應用 

作者:毛博 

 

*,細胞中大多數蛋白質以亞基的形式與其他蛋白質裝配成蛋白質復合體而發揮其生

理功能。大分子蛋白復合物的結構和功能在后基因組時代已經成為研究的焦點和熱點。然而,

生產出足夠數量和高質量的蛋白復合物是研究它們的結構和功能的前提。這同時也是一項非

常困難和Ji具挑戰性的任務。為了克服這一難題,科學家們開發出來一種強大的多基因重組 表達技術——MultiBacCELL 里的一篇綜述就詳細解釋和闡述了這一Zui新的技術。 

什么是 MultiBac 技術? 

MultiBac 技術是一種利用基因工程技術來實現多個蛋白亞基在同一宿主細胞內共表達, 并裝 配成復合體,從而大量獲得多蛋白復合物的有效手段。因為 MultiBac 多基因表達系統能夠在 短時間內大量生產出蛋白復合物,所以正在基礎和臨床研究中得到越來越廣泛的應用。 

研究人員已經利用該系統在酵母,哺乳動物細胞,和昆蟲細胞成功地進行了重組生產真核蛋

白,特別是 MultiBac 系統中的桿狀病毒表達系統生產出了真核蛋白復合物與許多蛋白質亞 基復合物。它由一組合成 DNA 質粒的序列,以及一組協議,引導從基因序列插入質粒的每 一個步驟,以便在培養的昆蟲細胞內生產蛋白復合物。合成的 DNA 重組質粒分子(<3 KB

 

 

 

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被稱為受體。受體和供體結合,可以非常容易地裝入一個或幾個基因,并重組成多基因結 構。供體和受體含有標記,實現了靈活,高效的多基因結構,從而進一步形成質粒二聚體, 三聚體和四聚體。這種多基因表達的方式被稱為串聯重組工程。如下圖所示,基因 1、基 2、基因 3、基因 4……被串聯了起來。這也暗合我國傳統道家思想的一生二,二生三,三 生萬物的理念。 

 

MultiBac 系統用于蛋白質結構研究 

利用 MultiBac 系統還可以研究蛋白質復合物的結構。這個想法Zui初是由 X 射線晶體學家設 計出來的,并且廣泛地用于結構生物學的研究中。上文提到的基因的串聯重組工程有助于 在短時間內獲得大量的高質量的樣品,從而為結構生物學研究提供了大量的素材。例如, APC/C 13 個亞基的蛋白復合物的生產,基因通過串聯重組工程編碼組裝完整的 APC / C 后插入兩個 MultiBac 桿狀病毒,編碼 8 個亞單位,然后共轉染昆蟲細胞,從而生產出 APC/C 13 亞基蛋白復合物。這是一個通過 MultiBac 系統大量生產蛋白復合物的典型的成功案例。 如下圖所示,MultiBac 系統除了能夠生產 APC/C 之外,還能夠生產 LKB1-STRADα-MO25α PKCβRad9-Rad1-Hus1Mot1NTD-TBPISW1aΔATPase)、 TPR5SC8 等一系列蛋白 復合物。 

 

 

 

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還可以減肥的 MultiBac 系統 

目前,基因療法是治療肥胖癥的一個重要的方向。研究發現,通過靶向遞送一種或幾種野生

型基因,替換掉導致肥胖的致病基因,從而使這一種或幾種野生型基因編碼產生治療性蛋白 質,從而起到預防或治療肥胖的作用。MultiBac 系統作為基因的潛在的遞送載體,正在得到 越來越多的關注。因為它們能夠有效地遞送基因進入哺乳動物細胞,而對哺乳動物細胞不具 有毒性。MultiBac 系統的另一個優點是易于插入到病毒基因組中,同時又不損害病毒體的完 整性,目前是Zui佳的有效的基因遞送的載體。Zui近的一項研究利用 MultiBac 系統進行大鼠肥 胖癥模型的基因療法。研究人員首先將用高脂肪食物喂養大鼠,使其產生肥胖癥。然后將瘦 素的 cDNA 作為轉基因,通過 MultiBac 系統導入 Sf9 細胞中,然后經過純化得到了瘦素 rAAV 載體,注射入大鼠體內,使大鼠成功減肥。 

 

 

 

 

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綜上所述, MultiBac 技術可以用于大量生產重要的真核蛋白復合物,用于蛋白質結構和功 能的分析。該技術已經成功地生產出了以 APC/C 為例的蛋白復合物。可以預計在不久的將 來, MultiBac 技術將被大量用于制藥工業中,以確定分子的表面結構,從而可以有針對性 的進行藥物設計。 

參考文獻 

MultiBac: expanding the research toolbox for multiprotein complexes 

 

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