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多基因表达系统 MultiBac 及其应用

发布时间:2020-03-11浏览:242次

姿势 | 一文读懂多基因表达系统 MultiBac 及其应用 

作者:毛博 

 

众所周知,细胞中大多数蛋白质以亚基的形式与其他蛋白质装配成蛋白质复合体而发挥其生

理功能。大分子蛋白复合物的结构和功能在后基因组时代已经成为研究的焦点和热点。然而,

生产出足够数量和高质量的蛋白复合物是研究它们的结构和功能的前提。这同时也是一项非

常困难和Ji具挑战性的任务。为了克服这一难题,科学家们开发出来一种强大的多基因重组 表达技术——MultiBacCELL 里的一篇综述就详细解释和阐述了这一Zui新的技术。 

什么是 MultiBac 技术? 

MultiBac 技术是一种利用基因工程技术来实现多个蛋白亚基在同一宿主细胞内共表达, 并装 配成复合体,从而大量获得多蛋白复合物的有效手段。因为 MultiBac 多基因表达系统能够在 短时间内大量生产出蛋白复合物,所以正在基础和临床研究中得到越来越广泛的应用。 

研究人员已经利用该系统在酵母,哺乳动物细胞,和昆虫细胞成功地进行了重组生产真核蛋

白,特别是 MultiBac 系统中的杆状病毒表达系统生产出了真核蛋白复合物与许多蛋白质亚 基复合物。它由一组合成 DNA 质粒的序列,以及一组协议,引导从基因序列插入质粒的每 一个步骤,以便在培养的昆虫细胞内生产蛋白复合物。合成的 DNA 重组质粒分子(<3 KB

 

 

 

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被称为受体。受体和供体结合,可以非常容易地装入一个或几个基因,并重组成多基因结 构。供体和受体含有标记,实现了灵活,高效的多基因结构,从而进一步形成质粒二聚体, 三聚体和四聚体。这种多基因表达的方式被称为串联重组工程。如下图所示,基因 1、基 2、基因 3、基因 4……被串联了起来。这也暗合我国传统道家思想的一生二,二生三,三 生万物的理念。 

 

MultiBac 系统用于蛋白质结构研究 

利用 MultiBac 系统还可以研究蛋白质复合物的结构。这个想法Zui初是由 X 射线晶体学家设 计出来的,并且广泛地用于结构生物学的研究中。上文提到的基因的串联重组工程有助于 在短时间内获得大量的高质量的样品,从而为结构生物学研究提供了大量的素材。例如, APC/C 13 个亚基的蛋白复合物的生产,基因通过串联重组工程编码组装完整的 APC / C 后插入两个 MultiBac 杆状病毒,编码 8 个亚单位,然后共转染昆虫细胞,从而生产出 APC/C 13 亚基蛋白复合物。这是一个通过 MultiBac 系统大量生产蛋白复合物的典型的成功案例。 如下图所示,MultiBac 系统除了能够生产 APC/C 之外,还能够生产 LKB1-STRADα-MO25α PKCβRad9-Rad1-Hus1Mot1NTD-TBPISW1aΔATPase)、 TPR5SC8 等一系列蛋白 复合物。 

 

 

 

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还可以减肥的 MultiBac 系统 

目前,基因疗法是治疗肥胖症的一个重要的方向。研究发现,通过靶向递送一种或几种野生

型基因,替换掉导致肥胖的致病基因,从而使这一种或几种野生型基因编码产生治疗性蛋白 质,从而起到预防或治疗肥胖的作用。MultiBac 系统作为基因的潜在的递送载体,正在得到 越来越多的关注。因为它们能够有效地递送基因进入哺乳动物细胞,而对哺乳动物细胞不具 有毒性。MultiBac 系统的另一个优点是易于插入到病毒基因组中,同时又不损害病毒体的完 整性,目前是Zui佳的有效的基因递送的载体。Zui近的一项研究利用 MultiBac 系统进行大鼠肥 胖症模型的基因疗法。研究人员首先将用高脂肪食物喂养大鼠,使其产生肥胖症。然后将瘦 素的 cDNA 作为转基因,通过 MultiBac 系统导入 Sf9 细胞中,然后经过纯化得到了瘦素 rAAV 载体,注射入大鼠体内,使大鼠成功减肥。 

 

 

 

 

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综上所述, MultiBac 技术可以用于大量生产重要的真核蛋白复合物,用于蛋白质结构和功 能的分析。该技术已经成功地生产出了以 APC/C 为例的蛋白复合物。可以预计在不久的将 来, MultiBac 技术将被大量用于制药工业中,以确定分子的表面结构,从而可以有针对性 的进行药物设计。 

参考文献 

MultiBac: expanding the research toolbox for multiprotein complexes 

 

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