巴斯德毕赤酵母表达系统研究进展
摘要：巴斯德毕赤酵母表达系统是近二十年来展起来的一种新型的外源蛋白表达系统。由于同时具有真核生物的特性和原核生物的特点，与其他表达系统相比，该系统拥有诸多优势使其应用越来越广泛，已经成功表达了几百种蛋白质。本文就其特点，表达宿主菌，表达载体及主要元件，外源蛋白的表达等方面做一综述。
关键词： 毕赤酵母； 表达系统； 载体 ； 外源蛋白； 研究进展
目前为人类所利用的蛋白质表达系统主要分为四种：以大肠杆菌表达系统为典型代表的原核表达系统，昆虫细胞表达系统，哺乳动物表达系统，酵母表达系统。（1）大肠杆菌表达系统拥有诸多优点，如生产成本低、遗传机理透彻、基因工程操作简单等，但是其也具有致命缺陷：缺乏蛋白质翻译后加工与修饰的功能，比如蛋白质的糖基化、磷酸化、乙酰化、甲基化、二硫键的形成等，所以通过大肠杆菌表达系统表达得到的蛋白一般缺乏相应的生物功能。（2）昆虫细胞表达系统是一种常用的真核细胞表达系统，其具有真核生物的蛋白转运与加工修饰能力;其主要缺陷是在表达外源蛋白时昆虫细胞便开始死亡，从而影响进一步的生产。（3）哺乳动物细胞表达系统在蛋白质的翻译后加工和修饰方面具有非常特殊的优势，很适合于表达完整的大分子糖蛋白尤其是药物蛋白，相比于其他表达系统，通过哺乳动物细胞表达系统表达的蛋白质与天然蛋白质的空间结构非常接近；但是哺乳动物细胞表达外源蛋白的周期较长、操作技术要求较高、生产价格昂贵。（4）酵母表达系统作为一种新发展起来的外源重组蛋白表达系统，其兼具原核表达系统和真核表达系统的优点。运用该表达系统可高水平表达外源蛋白，并且表达的蛋白具有多种翻译后修饰，所以被认可为一类可以大规模表达外源蛋白的强有力的工具。酵母表达系统在某种程度上弥补了以上几种表达系统的不足，其中巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)是酵母表达系统的典型代表。
巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)表达系统是20世纪80年代初期发展起来的一种新型的外源蛋白表达系统。由于它既具有原核表达系统操作简易、易于培养、生长速度快、表达量高、成本低等优点，还具有原核生物表达系统所不具有的对外源蛋白的翻译后修饰等特点，如糖基化、蛋白磷酸化等[1]。同时它还避免了酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) 缺乏强有力的启动子，分泌效率差、表达菌株不够稳定、表达质粒易丢失等缺陷，所以该表达系统已发展成为一个较理想的，应用广泛的外源基因表达系统。由于具备以上多个优势，现已有超过 500 种不同来源的蛋白在毕赤酵母中实现了表达[15]，其中不乏已实现产业化的、表达量较高的，药用蛋白和工业酶[2]。
巴斯德毕赤酵母的优缺点
巴斯德毕赤酵母具有以下主要优点：
(1)以甲醇为碳源：由于巴斯德毕赤酵母的表达载体含特有的乙醇氧化酶AOX1基因启动子，因而能够在以甲醇为主的培养基上快速生长，达到很高的浓度，并能通过甲醇诱导AOX1调控外源基因的表达。甲醇是醇氧化酶的诱导剂；而葡萄糖、乙醇、甘油等是AOX1的抑制剂，不利于外源蛋白的表达。
(2)高效表达：巴氏毕赤酵母生长快，能达到很高的细胞浓度，加上独具AOX1基因强启动子，是外源蛋白的理想表达整体，外源蛋白表达量可达细胞总蛋白的5%~40%。
(3)可以表达胞内或胞外外源蛋白：由于巴氏毕赤酵母具有多种可供选择的表达载体，可以根据所表达的外源蛋白质的性质，选择合适的表达载体以满足细胞内表达或细胞外分泌表达。由于巴斯德毕赤酵母自身分泌的蛋白(背景蛋白)非常少和培养基中不含其他的蛋白质，这样分泌的外源蛋白占了培养液中总蛋白的绝大部分，因此十分有利于外源蛋白的分离和纯化。
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