基因过表达的原理步骤应用?

Question

基因过表达的原理 步骤 应用?

Answer 1

顾名思义,基因过表达是将某个基因大量表达的过程.这个过程可以是在基因原本所在的细胞中,也可以是在其它表达系统中进行.其基本原理是通过人工构建的方式在目的基因上游加入调控元件,使基因可以在人为控制的条件下实现大量转录和翻译,从而实现基因产物的过表达.


现在有很多成熟的表达系统用于基因过表达,常用的包括：大肠杆菌表达系统,酵母表达系统,昆虫表达系统,哺乳动物细胞表达系统和体外翻译系统（无细胞体系）.虽然这些系统各不相同,但过表达的基本步骤相似.
构建克隆.将目的基因连接在特定的载体上,载体种类依据表达系统差异而不同.在载体上一般含有增强基因转录的promoter,不同系统中采用的promoter完全不同.
将克隆导入表达细胞中.在大肠杆菌,酵母和哺乳动物细胞中,构建的外源质粒直接导入细胞即可,这个过程称为转化或转染.对于昆虫表达系统,构建的质粒还需要先转座成为杆状病毒基因组才能用于转染.
基因的表达.在昆虫和哺乳动物细胞体系中,转染进入细胞内的外源基因在其上游强启动子的作用下可以直接过量表达.在大肠杆菌系统中,需要加入额外的诱导剂（常用IPTG）诱导表达,酵母系统中有的也需要诱导表达（例如甲醇诱导）.
体外翻译系统不用细胞,常常在细胞提取物（模拟细胞内环境）中进行基因的过量转录和翻译,其基本步骤中没有上诉第二步.


基因过表达的目的一般有两种,一是获取大量的目的基因产物,二是研究目的基因产物的生物学功能.
过表达可以让我们得到大量的目的基因产物（一般是蛋白质）,用于研究或生产.比如X射线晶体学研究蛋白质三维结构首先就需要过量表达得到目的蛋白.发酵工程制备胰岛素,taq酶等蛋白类产品都需要过表达.
为了研究某一个基因产物的功能,可以在体内（一般是在这个基因本来所在的细胞中）将这个基因过表达,检测细胞的生理学变化.它和基因敲除是研究基因功能的两个重要手段.