基因工程 第七章 酵母基因表达体系55P
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酵母细胞的基因表达调控和代谢调节研究酵母细胞作为微生物中的重要代表,是一类单细胞真核生物,其广泛应用于生物学、发酵工艺和医学研究中。
酵母细胞的基因表达调控和代谢调节是酵母细胞研究的重要方向,也是生物学研究的重要领域,对理解生命过程以及人类疾病的发病机制有着重要的意义。
一、基因表达调控的研究酵母细胞具有很强的遗传可控性,基因表达调控的研究一直是酵母细胞研究的热点之一。
酵母细胞中基因表达调控主要包括转录前、转录后和调节因子等方面的研究。
1、转录前调控转录前调控主要是指通过转录因子对基因启动子的结合来调控基因的转录速率。
酵母细胞的转录因子主要包括激活转录因子和抑制转录因子两类。
激活转录因子通过结合启动子使得转录因子蛋白与RNA聚合酶共同形成转录复合物,从而促进基因的转录;抑制转录因子则通过结合启动子抑制转录复合物的形成,使得基因的转录过程被抑制。
2、转录后调控转录后调控主要是指转录后修饰以及mRNA剪接等方式对RNA的降解速率和转录的抑制作用。
酵母细胞中常见的转录后修饰有剪切、RNA编辑、加工等方式,这些修饰可以影响RNA的稳定性、翻译速率和结构功能等方面。
3、调节因子调节因子是指在DNA核苷酸序列中通过某种方式调节基因表达的核酸分子。
调节因子可以增强或者抑制某个基因的转录,也可以同时调控多个基因的转录。
酵母细胞中的调节因子主要有染色质重塑复合体、DNA甲基转移酶等。
二、代谢调节的研究代谢调节是指在代谢途径中通过调节酵素活性和代谢产物浓度等方式影响代谢反应的调节过程。
酵母细胞的代谢途径包括葡萄糖酵解、异养代谢、脂质代谢、氨基酸代谢等。
1、葡萄糖酵解葡萄糖酵解是指将葡萄糖分解为乳酸或乙醇代谢的过程。
酵母细胞的葡萄糖酵解主要受到两种调控方式的影响,一种是通过启动子上的转录因子对基因表达的调节,另一种是通过一些代谢产物对基因表达的反馈调控。
2、异养代谢异养代谢是指在缺少氧气或碳源时,酵母细胞通过吸收硫酸盐、氨、磷酸盐等原始无机物质方式进行代谢的过程。
植物素酵母菌表达系统在基因工程中的应用基因工程是一门综合了分子生物学、遗传学、生物化学等多个学科的交叉学科。
它以人为主导,利用现代生物技术手段对有机体的遗传物质进行改造,以期对生产、医疗和环境保护等领域产生积极作用。
如今,基因工程技术已被广泛应用于生产、生态和医疗领域,其中之一就是利用植物素酵母菌表达系统进行基因表达。
什么是植物素酵母菌表达系统?植物素酵母菌表达系统是一种利用酵母菌表达植物素来实现外源蛋白高效表达的方法。
它的原理是,利用酵母菌表达基因工程蛋白的同时,还表达植物素调控元件,使得目标基因可以在酵母菌体内高效表达。
借助这种表达系统,研究者可以将大量的外源蛋白表达出来,并进行具有特定性质的后续研究。
植物素酵母菌表达系统被广泛应用于基因工程中,参与了许多生产、生态和医疗领域的项目。
其中一些应用包括:1. 生产领域在生产领域,植物素酵母菌表达系统可用于大量表达产业所需的蛋白质,如酶和细胞因子等。
例如,在生产木糖醇和甘露醇等产品的过程中,黄色棒状杆菌所产生的甘露醇脱氢酶和木糖醇脱氢酶等酶,就可以通过植物素酵母菌表达系统高效地表达出来,从而提高了产品的产量和质量。
2. 生态领域在生态领域,植物素酵母菌表达系统也被广泛应用于研究生态系统中有意义的基因。
例如,科学家利用该系统表达了含有酸性磷酸酶基因的酵母菌,并将其释放到了土壤中,研究了酸性磷酸酶的环境效应,为生态系统制定了更加科学的保护措施。
3. 医疗领域在医疗领域,植物素酵母菌表达系统可以用于表达重要的蛋白质,如抗体、疫苗等。
例如,它可以表达用于治疗乳腺癌和皮肤癌的激素受体,制造出更加有效的抗肿瘤药物。
此外,它还可以表达疫苗中的病毒表面抗原,以制造出更安全、更有效的疫苗。
总结植物素酵母菌表达系统是基因工程中重要的表达方法。
它可以高效地表达大量外源蛋白质,应用范围广泛,包括生产、生态和医疗等领域。
这一技术将极大地推动基因工程技术的发展,为人类的生产、生态和健康等提供更多的可能。
基因工程刘夫锋2019.11.27基因工程5 2 3 4 1 6789重组DNA 技术与基因工程的基本概念重组DNA技术与基因工程的基本原理重组DNA技术所需的基本条件重组DNA技术的操作过程目的基因的克隆与基因文库的构建外源基因在大肠杆菌中的表达外源基因在酵母菌中的表达外源基因在哺乳动物细胞中的表达外源基因表达产物的分离纯化7.1酵母菌作为表达外源基因受体菌的特征7 外源基因在酵母菌中的表达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。
7.1 酵母菌作为表达外源基因受体菌的特征7 外源基因在酵母菌中的表达酵母菌表达外源基因的优势全基因组测序,基因表达调控机理比较清楚,遗传操作相对简单能将外源基因表达产物分泌至培养基中具有原核细菌无法比拟的真核蛋白翻译后加工系统大规模发酵历史悠久、技术成熟、工艺简单、成本低廉不含有特异性的病毒、不产内毒素,美国FDA 认定为安全的基因工程受体系统,食品工业有数百年历史酵母菌是最简单的真核模式生物7.2 酵母菌的宿主系统7 外源基因在酵母菌中的表达7.2.2提高重组蛋白表达产率的突变宿主菌7.2.3 抑制超糖基化作用的突变宿主菌7.2.4 减少泛素依赖型蛋白降解作用的突变宿主菌7.2.1 广泛用于外源基因表达的酵母宿主菌7.2.1 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 )裂殖酵母属如粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe )如解脂耶氏酵母(耶氏酵母属Yarrowia lipolytica )如腺嘌呤阿氏酵母(阿氏酵母属Arxula adeninivorans )其中芽殖型酿酒酵母的遗传学和分子生物学研究最为详尽。