《真核表達系統(tǒng)》課件

真核表達系統(tǒng)歡迎來到真核表達系統(tǒng)的深入探討。本課程將帶您了解基因表達的復(fù)雜機制，從基本概念到先進應(yīng)用。讓我們開始這場分子生物學(xué)的奇妙旅程。什么是真核表達系統(tǒng)？定義真核表達系統(tǒng)是指在真核生物細胞中進行蛋白質(zhì)合成的復(fù)雜過程。組成部分包括DNA、RNA、核糖體以及各種調(diào)控因子。特點具有高度組織化和精細調(diào)控的特點，能夠產(chǎn)生功能性蛋白質(zhì)。真核基因結(jié)構(gòu)概述啟動子控制基因轉(zhuǎn)錄的起始。外顯子編碼蛋白質(zhì)的序列。內(nèi)含子非編碼序列，在成熟mRNA中被剪切。終止子標志轉(zhuǎn)錄結(jié)束的序列?；虻霓D(zhuǎn)錄過程1起始RNA聚合酶II結(jié)合到啟動子上。2延伸RNA聚合酶II沿DNA模板鏈移動，合成RNA。3終止RNA聚合酶II遇到終止信號，釋放新生RNA。轉(zhuǎn)錄后修飾5'加帽在mRNA5'端加上甲基化的鳥嘌呤核苷酸。剪接去除內(nèi)含子，連接外顯子。3'多聚腺苷酸化在mRNA3'端添加多個腺嘌呤核苷酸。翻譯機制1起始小亞基識別起始密碼子。2延伸氨基酸按mRNA序列連接。3終止遇到終止密碼子，肽鏈釋放。mRNA結(jié)構(gòu)5'帽子保護mRNA免受降解，協(xié)助翻譯起始。編碼區(qū)包含蛋白質(zhì)編碼信息的序列。3'尾巴多聚A尾巴，增加mRNA穩(wěn)定性。核糖體結(jié)構(gòu)與功能大亞基包含肽基轉(zhuǎn)移酶活性中心，負責(zé)形成肽鍵。小亞基負責(zé)mRNA解碼，確保翻譯精確性。蛋白質(zhì)折疊與修飾1一級結(jié)構(gòu)氨基酸序列。2二級結(jié)構(gòu)α螺旋和β折疊。3三級結(jié)構(gòu)單體蛋白空間構(gòu)象。4四級結(jié)構(gòu)多個亞基組裝。蛋白質(zhì)分選與定位信號肽識別特定序列指導(dǎo)蛋白質(zhì)定位?？缒み\輸通過膜孔或載體蛋白運輸。細胞器定位蛋白質(zhì)到達特定細胞器。細胞色素P450系統(tǒng)1定義一類重要的單加氧酶超家族。2功能參與藥物代謝、激素合成等。3機制通過氧化還原反應(yīng)修飾底物。4應(yīng)用藥物開發(fā)、毒理學(xué)研究。免疫球蛋白的表達基因重排V(D)J重組形成多樣性。B細胞分化從前體B細胞到漿細胞。分泌大量產(chǎn)生并分泌抗體。基因表達的調(diào)控機制1轉(zhuǎn)錄水平啟動子活性、增強子、沉默子。2轉(zhuǎn)錄后水平RNA剪接、穩(wěn)定性調(diào)控。3翻譯水平翻譯起始效率、mRNA定位。4蛋白質(zhì)水平修飾、降解、亞細胞定位。逆轉(zhuǎn)錄病毒的表達1病毒入侵病毒粒子進入宿主細胞。2逆轉(zhuǎn)錄RNA基因組轉(zhuǎn)化為DNA。3整合病毒DNA整合入宿主基因組。4表達利用宿主機制表達病毒蛋白?；蚬こ碳夹g(shù)概述DNA重組將外源基因插入載體。轉(zhuǎn)化將重組DNA導(dǎo)入宿主細胞。篩選鑒定含有目的基因的轉(zhuǎn)化體。表達誘導(dǎo)目的基因表達。重組蛋白的表達策略選擇表達系統(tǒng)根據(jù)蛋白特性選擇合適宿主。優(yōu)化基因序列提高表達效率。設(shè)計表達載體包含強啟動子和調(diào)控元件。優(yōu)化培養(yǎng)條件提高產(chǎn)量和質(zhì)量。大腸桿菌表達系統(tǒng)優(yōu)點生長快速操作簡單成本低廉局限性翻譯后修飾有限可能形成包涵體不適合復(fù)雜蛋白酵母表達系統(tǒng)快速生長相對于哺乳動物細胞，生長周期短。翻譯后修飾能進行糖基化等復(fù)雜修飾。分泌能力強可分泌表達目的蛋白。哺乳動物細胞表達系統(tǒng)優(yōu)勢最接近人體的翻譯后修飾。應(yīng)用適合復(fù)雜蛋白和抗體生產(chǎn)。挑戰(zhàn)培養(yǎng)成本高，生長周期長。細胞株常用CHO、HEK293等細胞系。無細胞表達系統(tǒng)1提取物制備從細胞中提取轉(zhuǎn)錄翻譯機器。2反應(yīng)設(shè)計添加DNA模板和必要成分。3蛋白合成在體外環(huán)境中進行轉(zhuǎn)錄翻譯。4產(chǎn)物分析檢測和純化合成的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)活性檢測酶活性測定測量酶促反應(yīng)速率。結(jié)合實驗評估蛋白質(zhì)與配體的相互作用。細胞功能分析觀察蛋白質(zhì)對細胞的影響。蛋白質(zhì)純化技術(shù)沉淀分離利用溶解度差異初步分離。色譜分離基于分子大小、電荷等特性分離。親和層析利用特異性結(jié)合實現(xiàn)高純度分離。電泳分離基于分子量和電荷進行分析和純化。蛋白質(zhì)的分子量測定SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳，根據(jù)分子量分離蛋白質(zhì)。質(zhì)譜分析高精度測定蛋白質(zhì)確切分子量，可檢測修飾。結(jié)構(gòu)分析技術(shù)X射線晶體衍射提供高分辨率的蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)。核磁共振(NMR)分析溶液中蛋白質(zhì)的動態(tài)結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡觀察大分子復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。圓二色譜分析蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)組成。真核表達系統(tǒng)的應(yīng)用前景生物制藥生產(chǎn)復(fù)雜治療性蛋白和抗體。基因治療開發(fā)新型基因遞送系統(tǒng)。合成生物學(xué)構(gòu)建人工細胞和組織。環(huán)境保護開發(fā)生物降解和污染處理技術(shù)。表達系統(tǒng)的發(fā)展趨勢1基因編輯CRISPR技術(shù)優(yōu)化宿主細胞。2合成生物學(xué)設(shè)計全新的表達系統(tǒng)。3人工智能優(yōu)化表達條件和蛋白設(shè)計。4微流控技術(shù)高通量篩選和優(yōu)化。案例分享重組人胰島素使用大腸桿菌表達系統(tǒng)生產(chǎn)，改變了糖尿病治療。單克隆抗體利用哺乳動物細胞表達，應(yīng)用于癌癥免疫治療。