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BIOTECHWORLD 生物技术世界1HIV 包膜蛋白 人类免疫缺陷病毒(HIV)流行广泛，给人类健康和社会经济都带来了巨大灾难。HIV的包膜区包含了主要的与细胞嗜性、细胞毒理学、CD4蛋白调控等有关的基因序列。HIV的env基因开放阅读框架位于6,222-8,781nt，长约2.6kb，编码包膜糖蛋白gp120和gp41，其中gp120富含N-糖基化位点，寡糖链约占gp120糖蛋白分子量的一半，在病毒感染中具有重要作用[1]。HIV包膜蛋白被广泛用作HIV诊断试剂与疫苗研发的免疫原，对HIV包膜蛋白的表达也就尤为重要。 2.1大肠杆菌表达系统
大肠杆菌表达系统作为技术最成熟、应用最广的原核表达系统，具有以下优点：遗传背景清楚，表达周期短，表达量大，成本低，操作简单，及便于基因工程改造等。但由于原核细胞基因表达的调控比较简单,DNA复制、RNA转录及蛋白质翻译过程没有严格的时间上的阶段性与位置上的区域性，大肠杆菌细胞
不能进行糖基化，不能形成正确的二硫键和空间结构，且大肠杆菌的分泌能力很低，外源蛋白常因为过量表达而以包涵体的形式存在。因此，大肠杆菌表达系统主要用于小分子量非糖基化多肽的表达，一般用来表达改造后的HIV包膜蛋白，而非完整的包膜蛋白。
2.2酵母表达系统
酵母作为一种低等的单细胞真核生物，不仅具有易培养、生长繁殖快、表达量高、操作简便和成本低等优点，还具有真核细胞对外源蛋白进行加工折叠和翻译后修饰等特点。酵母表达系统主要包括酿酒酵母、裂殖酵母、毕赤酵母、乳酸克鲁维酵母以及解酯耶氏酵母表达系统，其中毕赤酵母可分泌表达产物，表达的外源蛋白相对接近天然蛋白的构象和活性，迅速发展成为应用广泛的医用蛋白表达宿主。利用酵母表达系统对HIV核心蛋白的报道较多，但酵母表达系统的翻译后加工修饰还不够完善，表达的HIV包膜蛋白糖基化不完全，并不常用于HIV天然包膜蛋白的表达，不过经N-糖基化改造后，毕赤酵母表达蛋白的糖基化水平会有很大提高[2]。
工程地质条件2.3植物表达系统
植物转基因技术和植物细胞培养技术的迅速发展，使得植物表达系统越发广泛地被应用于医药用外源蛋白的表达上，其主要包括转基因植物和植物细胞这两类表达系统。植物表达系统的蛋白质折叠、糖基化以及二硫键形成等翻译后修饰水平较上述2种表达系统有明显的提高，能用于表达高生物活性的
外源蛋白，已应用于HIV包膜蛋白gp120[3]、核心蛋白p24及许多调控蛋白(如Nef、Tat)的表达。当然，植物表达系统也存在不少问题：转基因植物表达效率很低，存在蛋白酶裂解和基因沉默的问题，糖基化修饰缺乏唾液酸化作用，植物细胞生长慢等。
2.4哺乳动物细胞表达系统
哺乳动物细胞表达系统能够对外源蛋白进行复杂的翻译后加工修饰和正确的蛋白分子折叠，因而主要用来表达复杂的大分子蛋
白，以保证其在结构和生物学活性上都与天然蛋白高度一致。此外，哺乳动物细胞还可以很好地实现胞外分泌表达，并且可以悬浮大规模培养。早期，哺乳动物细胞表达系统存在培养基成分复杂且含有动物源蛋白的问题，容易造成污染或携带人类病原物[4]。不过目前无血清低蛋白培养基及化学成分限定的无血清无蛋白培养基已经得到大力发展[5]，很大程度上解决了上述问题，并且有利于蛋白的分离纯化。哺乳动物细胞表达系统最主要的不足就是成本太高，且培养条件相对来说比较难掌握。利用哺乳动物细胞表达系统成功表达HIV包膜蛋白的报道很多，其表达的包膜蛋白具有接近天然的糖基化修饰[6]，多以寡聚体的形式存在，纯化后可以用于HIV诊断试剂的提高以及疫苗研发。哺乳动物细胞表达系统包含了众多的细胞株系，其中中国仓鼠卵巢(CHO)细胞和人胚肾293(HEK293)细胞在HIV包膜蛋白的表达中应用较为广泛。
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3结语
HIV包膜蛋白的理论与应用研究一直是生物医药领域的研究热点，这些研究工作都需要大量的HIV包膜蛋白作为原料，因此，对HIV包膜蛋白的外源表达对后续研究工作的顺利进展起着至关重要的作用。应用于HIV包膜蛋白表达的外源表达系统很多，本文分析比较了目前用于HIV包膜蛋白生产的四个表达系统，各自都有其应用价值。鉴于HIV包膜蛋白的糖基化程度很高，需要复杂的翻译后折叠及修饰，哺乳动物细胞表达系统更适合用于HIV包膜蛋白的表达生产，能够表达出接近天然构象的包膜蛋白，且多以寡聚体的形式存在。参考文献
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人类免疫缺陷病毒包膜蛋白的表达系统
刘彦宁
(国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心 广东广州 510530)
摘要：人类免疫缺陷病毒(HIV)的包膜蛋白含有HIV最重要的抗原成分，一直是HIV的研究热点。高质量、高水平的表达HIV包膜蛋白对于HIV诊断试剂、中和抗体和疫苗的研究都至关重要，但HIV包膜蛋白糖基化严重，且疏水区多，不利于蛋白的表达获取。本文综合分析了目前常用于HIV包膜蛋白生产的几大表达系统，主要包括大肠杆菌、酵母、植物及哺乳动物细胞表达系统。
前列腺癌家庭防治手册>厚板冲裁关键词:HIV 包膜蛋白 表达系统中图分类号:R512.91文献标识码:A 文章编号:1674-2060(2015)06-0025-01
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