酵母表达系统简介

  细菌、酵母、昆虫细胞、哺乳动物细胞表达系统并列为公认的基因工程4大表达系统。一般而言，原核细胞作宿主表达真核基因操作简单，成本低，但有时会因为所表达的外源基因的产物不能正确的折叠或缺少翻译后的修饰导致产物没有生物活性。采用昆虫和哺乳类细胞作宿主可以解决以上问题，但操作困难，产率低，且有时会导致病毒感染。酵母是一种低等的单细胞真核生物，它既具有原核生物易于培养、繁殖快、便于基因工程操作等特点，同时又具有真核生物蛋白质加工、折叠、翻译后修饰等的功能。酵母作为第二代外源蛋白表达系统，具有遗传稳定、高密度发酵、表达量高、易于纯化等优点。因此，酵母不仅已成为现代分子生物学研究最重要的工具和模型之一，也是表达外源基因比较理想的宿主。

  酵母表达系统主要分为三类：(1)酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae);(2)粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe);(3)非常规酵母(Nonconventional yeast),是指除酿酒酵母和粟酒裂殖酵母外的酵母统称,主要有巴氏毕赤酵母(Pichia pastoris, Pichia methanolica)、乳酸克鲁维亚酵母(Kluyveromyces lactis)、多形汉逊酵母(Hansenula polymorpha)、烷烃利用型耶鲁酵母(Yarrowia lipolytica)等属酵母。其中，研究相对全面、应用相对广泛的是巴斯德毕赤酵母表达体系和甲基营养型酵母表达体系。近年来,甲醇酵母资源引起人们的强烈兴趣,其中尤以Pichia pastoris使用最多、最广泛,已被认为最具有发展前景的异源蛋白生产工具之一。

  毕赤酵母是一种广泛应用的异源蛋白表达系统，已在多个领域成功表达了许多基因工程产品，成为目前最受欢迎、使用最广泛的宿主之一，广泛应用于外源蛋白的生产。毕赤酵母是一种甲基营养型酵母,它能以甲醇作为唯一的能源和碳源,可以在含有甲醇的培养基中生长。甲醇能够迅速诱导毕赤酵母合成大量的乙醇氧化酶(Alcoholoxidase, AOX)。在巴氏毕赤酵母中发现存在两个基因(AOX1, AOX2)编码AOX，两个基因序列有92%的同源性。AOX1基因的启动子受甲醇强烈诱导,而AOX2基因的启动子则弱。在碳饥饿状态下,甲醇能强烈诱导启动AOX1的信号转录、翻译，从而进行异源稳定表达。