生物工程专业核心课程 基因工程 华东理工大学张惠展
生物工程专业核心课程 基 因 工 程 华东理工大学 张惠展
基因工程 1基因工程的基本概念 2基因工程的基本原理 3基因工程所需的基本条件 4基因工程的操作过程 5目的基因的克隆与基因文库的构建 6大肠杆菌基因工程 7酵母基因工程 8哺乳动物基因工程 9高等植物基因工程
基因工程 5 2 3 4 1 6 7 8 9 基因工程的基本概念 基因工程的基本原理 基因工程所需的基本条件 基因工程的操作过程 目的基因的克隆与基因文库的构建 大肠杆菌基因工程 酵母基因工程 哺乳动物基因工程 高等植物基因工程
7酵母基因工程 A酵母菌作为表达外源基因受体菌的特征 B酵母菌的宿主系统 C酵母菌的载体系统 D酵母菌的转化系统 E酵母菌的表达系统 F利用重组酵母生产乙肝疫苗
E 酵母菌的表达系统 7 酵母基因工程 C 酵母菌的载体系统 B 酵母菌的宿主系统 A 酵母菌作为表达外源基因受体菌的特征 F 利用重组酵母生产乙肝疫苗 D 酵母菌的转化系统
7酵母基因工程 A酵母菌作为表达外源基因受体菌的特征 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
A 酵母菌作为表达外源基因受体菌的特征 7 酵母基因工程 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酵母基因工程 A酵母菌作为表达外源基因受体菌的特征 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认定为安全的 基因工程受体系统( Generall! Recognized As Safe GRAS) ●酵母菌是最简单的真核模式生物
A 酵母菌作为表达外源基因受体菌的特征 7 酵母基因工程 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 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（Generally Recognized As Safe GRAS） 酵母菌是最简单的真核模式生物
7酵母基因工程 B酵母菌的宿主系统 广泛用于外源基因表达的酵母宿主菌 提高重组蛋白表达产率的突变宿主菌 抑制超糖基化作用的突变宿主菌 ●减少泛素依赖型蛋白降解作用的突变宿主菌
B 酵母菌的宿主系统 7 酵母基因工程 提高重组蛋白表达产率的突变宿主菌 抑制超糖基化作用的突变宿主菌 减少泛素依赖型蛋白降解作用的突变宿主菌 广泛用于外源基因表达的酵母宿主菌
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) 其中酿酒酵母的遗传学和分子生物学研究最为详尽,但巴斯德毕赤酵母 表达外源基因最理想
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） 其中酿酒酵母的遗传学和分子生物学研究最为详尽，但巴斯德毕赤酵母 表达外源基因最理想
提高重组蛋白表达产率的突变宿主菌 能导致酿酒酵母中重组蛋白产量提高或质量改善的突变类型 突变类型 生物效应 作用位点 SSc1 改善重组蛋白分泌 钙离子依赖型的ATP酶 SSc2 提高重组蛋白表达 转录后加工 rgr 提高重组蛋白表达 转录水平 ose 1 提高重组蛋白表达 转录水平 SSc11 改善重组蛋白分泌 羧肽酶Y rho 提高重组蛋白表达 转录水平
提高重组蛋白表达产率的突变宿主菌 能导致酿酒酵母中重组蛋白产量提高或质量改善的突变类型 ssc1 改善重组蛋白分泌 钙离子依赖型的ATP酶 ssc2 提高重组蛋白表达 转录后加工 rgr1 提高重组蛋白表达 转录水平 ose1 提高重组蛋白表达 转录水平 ssc11 改善重组蛋白分泌 羧肽酶Y rho- 提高重组蛋白表达 转录水平 突变类型 生物效应 作用位点
抑制超糖基化作用的突变宿主菌 许多真核生物的蛋白质在其天门冬酰胺侧链上接有寡糖基团, 它们常常影响蛋白质的生物活性。整个糖单位由糖基核心和外侧糖 链两部分组成。 能抑制超糖基化的突变类型 酵母菌普遍拥有蛋白 质的糖基化系统,但野生突变类型 生物效应 型酿酒酵母对异源蛋白的 mnn甘露糖生物合成缺陷型 糖基化反应很难控制,呈 alg 天门冬酰胺侧链糖基化缺陷型 超糖基化倾向冋,因此超糖 och 外侧糖链添加缺陷型 基化缺陷株非常重要
抑制超糖基化作用的突变宿主菌 能抑制超糖基化的突变类型 mnn 甘露糖生物合成缺陷型 alg 天门冬酰胺侧链糖基化缺陷型 och 外侧糖链添加缺陷型 突变类型 生物效应 许多真核生物的蛋白质在其天门冬酰胺侧链上接有寡糖基团， 它们常常影响蛋白质的生物活性。整个糖单位由糖基核心和外侧糖 链两部分组成。 酵母菌普遍拥有蛋白 质的糖基化系统，但野生 型酿酒酵母对异源蛋白的 糖基化反应很难控制，呈 超糖基化倾向，因此超糖 基化缺陷株非常重要
减少泛素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 ys HooC Ubiquitin76aa ubiquitin ligase E3 靶蛋白 ubiquitin ligase E3 靶蛋白s 蛋白酶体
减少泛素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 蛋白酶体 Lys HOOC Ubiquitin 76 aa ubiquitin ligase E3 Lys ubiquitin ligase E3 Lys 靶蛋白 靶蛋白 靶蛋白