基因工程 第七章 酵母基因表达体系(55P)
酵母细胞周期调控和基因表达的研究
酵母细胞周期调控和基因表达的研究酵母菌是一种单细胞真核生物，广泛应用于分子生物学、基因工程、新药开发等领域，成为了生命科学研究中的重要模式生物。
酵母细胞周期调控和基因表达的研究，为我们深入了解生命机制提供了有益的参考。
一、酵母细胞周期调控酵母细胞周期包括G1期、S期、G2期以及M期四个阶段，各个阶段紧密联系并呈现出复杂的调控网络。
G1期为细胞从上一个M期到达一个特定点的时间段，此时细胞刚刚合成新的细胞器和代谢物，为完成DNA的复制做准备；S期为DNA 的复制阶段，G2期为准备进入分裂期做出必要的调整，M期为细胞分裂期，即将DNA均分给两个女儿细胞。
细胞周期调控分为外源性调控和内源性调控。
外源性调控包括营养供应、环境压力和细胞成分等因素的影响；内源性调控包括细胞周期基因的调控和细胞周期蛋白激酶的活性调控。
细胞周期基因是调控细胞周期和调节细胞增殖和分化的核心基因。
调控细胞周期的基因主要分为促进因子和抑制因子两类。
其中，促进因子包括cdk（细胞周期蛋白依赖性激酶）和cyclin（细胞周期蛋白）等，它们的复合体可以启动细胞周期的下一步；抑制因子包括半胱氨酸蛋白酶Cdc14和顶体酶去磷酸化酶调节因子等，它们可以抑制细胞周期复合物的活性从而控制细胞周期的进展。
二、酵母基因表达的研究酵母菌被广泛应用于基因表达研究，是由于其遗传遗传量小、诱变效率高、培养方便等优点所致。
在酵母基因表达研究中，主要有两个技术路线：基因芯片和RNA测序。
基因芯片技术，是将酵母全基因组DNA片段以矩阵状布置在芯片上，经过反应后，确定哪些基因表达量较高或较低的方法。
这种方法的优势是可以同时分析上万个基因的表达变化。
但是，它对表达量低的基因缺乏敏感性，且不能有效预测基因内部复杂的剪接事件。
RNA测序技术，是将RNA转录本转化为DNA，然后将其测序。
这种技术的优势是可以在不受基因芯片限制的情况下深入了解基因表达变化，并提供有关不同组织和生物过程中基因表达的定量信息。
酵母细胞的基因表达调控和代谢调节研究
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。
第七章 酵母基因工程
Dividing Saccharomyces cerevisiae (baker’s yeast) cells
一. 酵母克隆载体
① 能在E.coli中克隆和扩增。 Ori ②有大肠杆菌的选择标记 Ampr、Tetr。 ③ 有酵母的选择标记 Leu2+、His+、Ura3+、Trp1+;
如pYF92:
pBR322 2m 酵母his 3+
2m质粒： 酿酒酵母的内源质粒，长度是2m 。含有自主 复制起始区ori和STB序列（使质粒在供体中维 持稳定）。
特点：
①很高的转化活性（103-105转化子/微克 DNA）. ②拷贝数多（25-100分子/细胞）。 ③比YRp稳定。
YEp24
亮氨酸lue2—β-异丙基苹果酸脱 氢酶
• 该酶是把丙酮酸转化成亮氨酸的代谢酶之 一．只要使用亮氨酸lue2突变的营养缺陷型 酵母作受体，载体上带有亮氨酸lue2基因就 能在不含亮氨酸的培养基上实现转化克隆 的筛选（书１７０页图）．
四. 酵母表达系统的特点
（1）优点 ①对其遗传学和生理学的研究比较深入。 ②小量培养和大规模反应器中都能生长。 ③已经分离出很强的启动子。 ④有翻译后的加工。 ⑤本身自然分泌很少，便于胞外蛋白的纯 化。 ⑥安全性高（FDA确认的安全生物），不 需要宿主的安全性检验。
④不稳定，容易丢失。
（3）着丝粒质粒(YCp) 在YRp质粒中插入酵母染色体的着丝粒 区。 YRp质粒 酵母着丝粒 特点： ①行为像染色体，能稳定遗传。 ②单拷贝存在。
③不易从细胞中提取。
（4）附加体型载体(YEp) 由大肠杆菌质粒、2m质粒及酵母染色体 DNA选择标记构成。 大肠杆菌质粒 2m质粒 酵母选择标记
酵母菌的遗传工程和表达系统
酵母菌的遗传工程和表达系统酵母菌是一种常见的单细胞真菌，广泛存在于自然界中。
由于其易于培养、生长速度快、基因组较小、剪接机制类似于哺乳动物细胞等优点，酵母菌成为了功能基因组学、代谢工程学、蛋白质工程学等领域中的重要模型生物。
而酵母菌的遗传工程和表达系统则为这些研究提供了基础和保障。
酵母菌的遗传工程主要包括基因克隆、拷贝数调控、基因敲除、基因组编辑、基因表达调控、代谢通路调控等方面。
其中，基因克隆是构建目的基因载体的重要步骤，一般通过 PCR 扩增或基于荧光报告基因的克隆方法来实现。
而拷贝数调控则指通过操纵载体的拷贝数，达到目的蛋白在酵母细胞中表达量的控制。
酵母菌具有高度重组能力以及泛素降解酶机制，因此基因敲除和基因组编辑等操作在酵母菌中较为容易实现。
基因表达调控则是酵母细胞酿酒业中的重要应用，通过调节转录、翻译后修饰等环节来实现产品的调控。
代谢通路调控则是通过调节酵母菌内一系列代谢酶的表达量或活性来增加特定产物的产量。
酵母菌的表达系统则包括基于质粒的表达和基于基因组的表达两种方式。
质粒表达是将目的基因克隆至质粒中，然后将质粒转化至酵母细胞中，通过调控拷贝数和选择适当的启动子及终止子等措施实现表达。
而基因组表达则是将基因克隆至某一位点上，在酵母菌表达生命周期较长的时期内带来更稳定的表达效果，尤其适用于连续表达大规模生物分子的场合。
同时，可以采用多个方面的策略来处理表达过程中可能出现的问题，从而进一步优化表达效率和表达质量。
例如在 translational initiation 上加入特定元件、利用内质网信号肽将蛋白定向到内质网，从而利用内质网发生的翻译后修饰增加表达质量等等。
总之，酵母菌的遗传工程和表达系统为现代生物技术研究和产业化提供了重要的平台，无论从理论研究还是实践应用的角度来看，都具有广泛的前景和应用价值。
我们期待，基于酵母菌的遗传工程和表达系统将吸引更多的生物学家、遗传学家、代谢工程师、蛋白质化学家等多个领域的专家和研究人员的关注，一起推进这一新兴领域的发展和进步。
酵母表达体系
酵母表达体系毕赤酵母是甲醇营养型，甲醇代谢的第一步是：醇氧化酶利用氧分子将甲醇氧化为甲醛和过氧化氢。
为避免过氧化氢的毒性，甲醛代谢主要在过氧化物酶体里进行，使得有毒的副产物远离细胞其余组分。
由于醇氧化酶与O2 的结合率较低，因而毕赤酵母代偿性地产生大量的酶。
而调控产生醇氧化物酶的启动子也正是驱动外源基因在毕赤酵母中表达的启动子。
毕赤酵母含有两种醇氧化物酶，AOX1 AOX2。
细胞中大多数的醇氧化酶是AOX1 基因产物。
甲醇可紧密调节、诱导 AOX1 基因的高水平表达，为Mut+菌株，可占可溶性蛋白的30%以上。
AOX2 基因与AOX1 基因有97%的同源性，但在甲醇中带AOX2 基因的菌株比带AOX1 基因菌株慢得多，通过这种甲醇利用缓慢表型可分离Muts 菌株。
毕赤酵母表达外源蛋白：分泌型和胞内表达。
利用含有α因子序列的分泌型载体即可。
翻译后修饰：酿酒酵母与毕赤酵母大多数为N-连接糖基化高甘露糖型，毕赤酵母中蛋白转录后所增加的寡糖链长度（平均每个支链8-14 个甘露糖残基）比酿酒酵母中的（50-150 个甘露糖残基）短得多。
菌株：GS115 （ Mut+， Muts）和 KM71（Muts）分泌型载体:pPICZα A,B,and C(5’AOX1启动子，紧密型调节，甲醇诱导表达，α分泌信号介导的分泌表达，Zeocin抗性基因，C端含有6XHis标签)胞内表达型载体：pPICZ A,B,and C，一：分子克隆1.设计引物分泌型载体图谱：见酵母表达说明书（p13-pPICZ A，p14-pPICZ B,p15-pPICZ C）2.PCR扩增基因PCR反应体系（50μl）模板DNA 1μlForward Primer（10μM）1μlReverse Primer（10μM）1μldNTP Mixture(各2mM): 4μl5×PrimerSTAR buffer（Mg2+ plus）10μlPrimerSTAR DNA Polymerase 0.5μlddHO up to 50μl2PCR 反应流程预变性98℃ 2min变性98℃ 10sec退火56℃ 10sec 30个循环延伸72℃ 30sec完全延伸72℃ 10min保存4℃3.双酶切及其回收双酶切反应体系（40μl）DNA(空载体或目的基因) 30μlBamHⅠ 1.5μlXholⅠ 1.5μl10×Buffer K 4.0μl4.酶连接首先利用1%的琼脂糖电泳将双酶切后的PCR产物和载体进行分离,并通过胶回收试剂盒回收，按照目的基因和空载体的碱基摩尔比在1:3--1:9之间，一共吸取目的基因和空载体的总体积为5μl，在加入等量的5μl DNA快速连接试剂盒SolutionⅠ，16℃连接4-6h。
基因工程 第七章 酵母基因表达体系(55P)
• 该质粒上共有4个基因：FLP、REP1、 REP2和D．其中FLP基因的编码产物催化 两个IRS序列之间的同源重组，使质粒在A 与B两种形态中转化，REP1、REP2和D基 因均为控制质粒稳定性的反式作用因子编 码基因．上述基因共转录出7种不同分子量 的mRNA分子。
• 2u质粒还含3个顺式作用元件．其中单一的 自主复制子结构(ARS)位于一个IRs的边界 上，REP3(STB)区域是REP1和REP2蛋白 因子的结合位点．对质粒在细胞有丝分裂 时的均匀分配起着重要作用，FRT存在于 两个IRs序列中，大小为50bP，是FLP蛋白 的识别位点。
缺陷在于：
1. 表达效率相对低 2. 酵母常有密码子偏性，真核基因在其中表达时需要人工 修正。
酵母菌的基因工程
酵母菌作为基因工程受体菌的特征 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
作简便 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 能将外源基因表达产物分泌至培养基中 不含有特异性的病毒、不产内毒素，美国FDA认定为安全 基因工程受体系统（Generally Recognized As Safe
减少泛蛋白因子依赖型蛋白降解作用的突变宿主菌 泛素降解途径衰减的酿酒酵母 UBI4缺陷型： 在酿酒酵母菌中，泛素主要由UBI4基因表达，UBI4-突变 株正常生长，但细胞内游离泛素分子的浓度比野生株要 低的多，因此UBI4缺陷突变株是外源基因表达理想的受 体。 UBA1缺陷型： UBA1编码泛素激活酶E1，UBA1突变株式致死性的，但 其等位基因缺陷是非致死性的，而且也能削弱泛素介导 的蛋白降解。 Ubc4-ubc5双突变型： 七个泛素连接酶基因的突变对衰减蛋白降解作用同样有效。
酵母菌的基因工程课件
拷贝数为50-100个，分别携带K1 K2两种能使多种酵母菌致死的毒
反向重复序列
pGKL1 8.9 kb
素蛋白编码基因（a b g），同时含有毒素蛋白抗性基因。
酵母菌克隆表达质粒的构建
含有ARS的YRp质粒的构建
ARS为酵母菌中的自主复制序列，0.8-1.5kb，染色体上每30-40kb 就有一个ARS元件。酵母菌自主复制型质粒的构建组成包括复制子、标 记基因、提供克隆位点的大肠杆菌质粒DNA。
原生质体转化法的一个显著特点是，一个受体细胞可同时接纳 多个质粒分子，而且这种共转化的原生质体占转化子总数的25%～ 33%。
酵母菌的转化程序
碱金属离子介导的酵母菌完整细胞的转化
7 酵母菌的基因工程
A 酵母菌作为基因工程受体菌的特征 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。
泛素降解途径衰减的酿酒酵母
UBI 4缺陷型： 在酿酒酵母菌中，泛素主要由UBI 4基因表达，UBI 4-突变株能 正常生长，但细胞内游离泛素分子的浓度比野生株要低得多， 因此UBI 4缺陷突变株是外源基因表达理想的受体
UBA 1缺陷型： UBA1编码泛素激活酶E1，UBA1突变株是致死性的，但其等位 基因缺陷是非致死性的，而且也能削弱泛素介导的蛋白降解
生物效应
改善重组蛋白分泌 提高重组蛋白表达 提高重组蛋白表达 提高重组蛋白表达 改善重组蛋白分泌 提高重组蛋白表达
作用位点
钙离子依赖型的ATP酶 转录后加工 转录水平 转录水平 羧肽酶Y 转录水平
基因工程-外源基因在酵母菌中的表达
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
菌株非常重要。
基化缺陷
och 外侧糖链添加缺陷
型
精品课件
减少泛蛋白因子依赖型蛋白降解作用的突变宿主菌
泛素介导的蛋白质降解作用
靶蛋白
LLyyss
靶蛋白
Lys
靶蛋白
Lys
Ubiquitin 76 aa Ubiquitin ligase E3
Ubiquitin ligase E3
精品课件
蛋白酶体
• 如果外源基因表达产物在酵母菌中具有对泛蛋白依 赖型降解作用的敏感性，则可通过下列方法使这种 降解作用减少到最低程度：
构建人工酵母染色体，可以克隆扩增大片 段的外源DNA，这是构建YAC载体的基本思 路 • YAC载体的装载量酵母菌表达了乙型肝炎 病毒表面抗原基因。
5. 1996年在全世界科学家的通力合作下，完成了 第一个真核生物——酿酒酵母全基因组的测序。
精品课件
酵母菌是外源基因最成功的真核生物表达系统 优势在于：
1. 安全无毒，不致病； 2. 有较清楚的遗传背景，容易进行遗传操作； 3. 容易进行载体DNA的导入。DNA转化技术的不断发展优化，
精品课件
在寄主细胞内极其稳定性主要由两个因素决 定：
• 第一，2u质粒在细胞分裂时可将其复制拷贝 均分给母细胞和子细胞.
• 第二，当细胞中质粒拷贝数因某些原因减少 时，2u质粒可通过自我扩增自动调节其拷贝 数水平。
• 上述两种复制特性均与FLP蛋白的作用密切 相关，这是2u质粒以有限的复制次数获得高 拷贝的主要机制。
精品课件
2u质粒
• 几乎所有的酿酒酵母菌株中都存在一个 6318bp大小的野生型2u双链环状质粒，它在 宿主细胞核内的拷贝数可维持在50-100之间， 呈核小体结构，其复制的控制模式与染色体 DNA完全相同。2u质粒上含有两个相互分开 的599bp长反向重复序列(IRs)，两者在某种 条件下可发生同源重组，形成两种不同的形 态(A和B)。
精品课件
• 酵母复制型质粒来源于大肠杆菌质粒pBR322。 同时加入了一段酵母染色体的自主复制序列。 这种质粒一般不会与酵母染色体发生重组， 它转化酵母的转化率很高，但是不能稳定遗 传。
精品课件
• 酵母着丝粒质粒：来源于酵母染色体的着 丝粒周围的leu2和cdc10之间的一段1.6kb 的序列。带有此着丝粒序列的质粒在酵母 中的行为类似一微型染色体，它可以稳定 遗传，并均匀地分配到子代细胞中，同时 在宿主细胞中的拷贝数很低。
精品课件
酵母菌种的野生型质粒
乳酸克鲁维酵母中的线性质粒
乳酸克鲁维酵母中含有两种不同的双链 线性质粒pGKL1和pGKL2，拷贝数为50-100个， 分别携带K1和K2两种能致死宿主细胞的毒素 蛋白基因。
精品课件
• 酵母菌的载体系统分为三种： 质粒载体 整合载体（integrating vector） 人工染色体
含有CEN的YCp质粒的构建 • CEN为酵母菌染色体DNA上与染色体均匀分
配有关的序列。将CEN插入到ARS质粒中， 获得的新载体称为YCp。 • YCp质粒具有较高的有丝分裂稳定性，但拷 贝数通常只有1-5个。
精品课件
酵母菌克隆表达质粒的构建
含有TEL的YAC质粒的构建 • 利用酵母菌的端粒TEL.CEN.ARS等DNA元件
毕赤酵母属
如巴斯德毕赤酵母
裂殖酵母属
如非洲酒裂殖酵母
汉逊酵母属
如多态汉逊酵母
其中酿酒酵母的遗传学和分子生物学研 究最详尽，但巴斯德毕赤酵母表达外源基 因最理想
精品课件
提高重组异源蛋白产率的诱变宿主菌
使啤酒酵母中异源蛋白产量提高和质量改善的突变
突变 产生的异源蛋白
增加产量（倍数）
作用位点
SSC1
SSC2
GRAS） 酵母菌是最简单精品的课件真核模式生物
酵母基因组特征
与真核生物的基因组相比，啤酒酵母的基 因组很小，仅有16条染色体，含1.4X107 bp, 编码约5000个蛋白质，是目前已知真核生 物中基因组最小的一个。酵母细胞既可以 作为单倍体存在，也可以作为二倍体存在。 这就克服了在其它真核生物中隐性基因控 制的形状难以检测的缺陷。
精品课件
酵母菌的宿主系统 1. 广泛用于外源基因表达的酵母宿主菌 2. 提高重组异源蛋白产率的诱变宿主菌 3. 抑制超糖基化作用的突变宿主菌 4. 减少泛蛋白因子依赖型蛋白降解作用的突变宿主菌
精品课件
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的研究的酵母菌包括：
酵母属
如酿酒酵母
克鲁维酵母属 如乳酸克鲁维酵母
多数酵母菌可以取得较高的转化率； 4. 培养条件简单，容易进行高密度发酵； 5. 5. 能将外源基因表达产物分泌到培养基中； 6. 有类似高等真核生物的蛋白质翻译后的修饰功能。
7. 缺陷在于：
1. 表达效率相对低 2. 2. 酵母常有密码子偏性，真核基因在其中表达时需要
人工修正。
精品课件
酵母菌的基因工程
精品课件
酵母菌克隆表达质粒的构建
含有酵母菌染色体DNA同源序列的YIp质粒的构建
在大肠杆菌质粒上组装酵母菌染色体DNA特定序 列和标记基因，
构建出来的质粒称为Yip。目的基因表达盒通常插 在染色体DNA特定 序列中，这样目的基因就能高效
整合入酵母菌特定的染色体DNA区域。
精品课件
酵母菌克隆表达质粒的构建
• 第三种方法是使用泛蛋白因子生物合成缺陷的突变 株作为外源基因表达的受体细胞;
精品课件
• 在酿酒酵母中，泛蛋白因子的主要来源是多聚泛 蛋白基因UBI4的表达，UBI4突变株能正常生长， 但其细胞内游离的泛蛋白因子浓度比野生型菌株 低得多，因此这种缺陷株是一个理想的外源基因 表达受体。
• 编码泛蛋白激活酶E1的基因也可作为突变的靶基 因，含有该基因突变的哺乳动物细胞内几乎检测 不出泛蛋白-外源蛋白的共价结合物。酿酒酵母编 码E1蛋白的基因UBA1是一种看家基因，UBA1突变 株是致死性的，但编码UBA1蛋白等位突变株却可 减少泛蛋白因子依赖型异源蛋白的降解作用。此 外，上述6个UBC基因的突变也是构建重组异源蛋 白稳定表达宿主系统的选择方案，
精品课件
• 该质粒上共有4个基因：FLP、REP1、REP2 和D．其中FLP基因的编码产物催化两个IRS 序列之间的同源重组，使质粒在A与B两种 形态中转化，REP1、REP2和D基因均为控制 质粒稳定性的反式作用因子编码基因．上 述基因共转录出7种不同分子量的mRNA分子。
精品课件
• 2u质粒还含3个顺式作用元件．其中单一的 自主复制子结构(ARS)位于一个IRs的边界 上，REP3(STB)区域是REP1和REP2蛋白因子 的结合位点．对质粒在细胞有丝分裂时的 均匀分配起着重要作用，FRT存在于两个 IRs序列中，大小为50bP，是FLP蛋白的识 别位点。
精品课件
减少泛蛋白因子依赖型蛋白降解作用的突变宿主菌 泛素降解途径衰减的酿酒酵母
UBI4缺陷型：
在酿酒酵母菌中，泛素主要由UBI4基因表达，UBI4-突变 株正常生长，但细胞内游离泛素分子的浓度比野生株要 低的多，因此UBI4缺陷突变株是外源基因表达理想的受 体。
UBA1缺陷型：
UBA1编码泛素激活酶E1，UBA1突变株式致死性的，但其等 位基因缺陷是非致死性的，而且也能削弱泛素介导的蛋 白降解。
• 第一种方法是以分泌的形式表达重组异源蛋白，异 源蛋白在与泛蛋白因子形成共价结合物之前，迅速 被转移到分泌器中，即可有效避免降解作用;
• 第二种方法是将外源基因的表达置于一个可诱导的 启动子控制之下，由于异源蛋白质在短期内集中表 达，分子数占绝对优势的表达产物便能逃脱泛蛋白 因子的束缚，从而减少由降解效应带来的损失;
rgrl osel NDS
ss1l
rho
凝乳酶原
牛牛生长因子
鼠α—淀粉酶
5-10
β—内啡肽
7-12
人血清蛋白
溶酶原活化剂抑制因子2型 10
α1 —抗胰蛋白酶P
人溶菌酶
10
人溶菌酶
10
人表皮因子
NDE
精品课件
Ca2+-ATPase 转录后 转录后
转录后 转录后
转录
羧肽酶Y 转录
酵母质粒载体又分为： 酵母附加型质粒(yeast episomal plasmid,YEp) 酵母复制型质粒(yeast replicating
plasmid,YRp) 酵母着丝粒质粒(yeast centromere plasmid,YEp)
精品课件
• 酵母附加型质粒来源于野生型的酵母质粒，这种质粒存 在于很多啤酒酵母株系中，功能不祥。但有一个重要特 点是，该质粒被一段长度约为599bp的反向重复序列分 为两个部分，每一个部分都含有一个启动子和该启动子
酵母基因表达体系
精品课件
发展历程
1. 1974年rlarck—walker和Miklos发现在大多数 酿酒酵母中存在质粒。
2. 1978年Hmnen将来自一株酿酒酵母的leu 2基因 导入另一株酿酒酵母，弥补了后者的Leu2缺陷， 标志着酵母表达系统的建立。
3. 1981年Hinnen等用酵母基因表达系统表达了人 干扰素。
• 但是，含有着丝粒质粒的酵母细胞生长十 分缓慢，而且细胞的生存能力下降。
精品课件
• 整合载体：不含酵母的自主复制序列，因而不
能在酵母中独立复制的一种载体。这种载体必须 在整合到酵母染色体上才能使其上所包含的基因 得到稳定表达。
• 在啤酒酵母中含有30～40个拷贝的可转移的遗传 因子(Ty),其结构包括两个长OFR和两个长末端重 复序列(LTR) , Ty可以整合到宿主细胞的染色体 上。如果在Ty的OFR2的3端与LTR的3端之间插入外 源基因，外源基因就可以随Ty一起整合到酵母染 色体上。