一．四种常用系统简介

按照宿主细胞的类型，可将基因表达系统分为原核表达系统、酵母表达系统、哺乳动物表达系统、昆虫表达系统。

（一）原核表达系统

原核表达系统有大肠杆菌表达系统、芽孢杆菌表达系统、链霉菌表达系统。其中最常用的表达系统主要是大肠杆菌表达系统。卡梅德生物通过每年多达400个原核蛋白制备项目的技术积累拥有一套完整的蛋白表达和纯化方案，为客户提供优质服务。重组蛋白的原核表达流程如下图所示：

图1 重组蛋白原核表达流程

（二）酵母表达系统

酵母是一种真核微生物，其细胞有表达外源蛋白的能力，可以达到一个相当高的胞密度状态，在酵母中表达外源蛋白可以进行翻译后修饰，如磷酸化和糖基化。由于酵母宿主细胞结合了细菌和高阶生物宿主细胞表达系统的优良特性，当外源蛋白未能成功地在大肠杆菌中表达时，它是一个不错的选择。用于外源蛋白表达的酵母菌株包括酿酒酵母、粟酒裂殖酵母、毕赤酵母和乳酸克鲁维酵母。卡梅德生物拥有丰富的酵母蛋白重组表达、发酵和纯化经验，能够快速为不同客户定制酵母表达策略。

（三）昆虫细胞表达系统

膜蛋白、大分子质量蛋白和蛋白激酶这些很难用细菌表达系统表达的蛋白，在Sf9或High-5等昆虫细胞中实现了表达。在大多数昆虫细胞表达系统中，外源基因通过杆状病毒载体转染宿主细胞，含有目标基因的标记盒通过同源重组并入宿主基因组中。卡梅德生物可以提供纯度高达95%的全长膜蛋白定制产品，免费对客户提供的基因进行序列分析，据Sf9，Sf21，Hi-5及S2昆虫细胞的密码子偏爱性，免费为您进行密码子优化，从而有效提高重组蛋白表达量。

（四）哺乳动物细胞表达系统

当含有复杂二硫键或翻译后修饰的靶蛋白不能使用其他表达系统表达时，哺乳动物细胞可表达外源蛋白。常用的外源蛋白表达的哺乳动物细胞系包括海拉（Hela）细胞、人胚肾细胞（HEK293）和中国仓鼠卵巢细胞（CHO）。卡梅德生物建立了完善的哺乳表达体系，包括但不限于FreeStyle 293-F cell line和Expi CHO-S等细胞系，配合卡梅德设计的高表达载体（含有全长的CMV启动子以及优化后的分泌信号肽序列），能够为客户提供更高表达水平的重组蛋白哺乳动物细胞表达与制备。

二．外源蛋白表达系统的差异

三．四种表达系统的优缺点对比

（一）大肠杆菌表达系统

优点：遗传背景清楚繁殖快、成本低、表达量高2H/13C/15N同位素标记技术稳定以及适用范围广。

缺点：1.没有转录和翻译后加工功能，不能进行糖基化、磷酸化修饰，难以形成正确的空间构象折叠。2.表达的蛋白质经常是不溶的，形成包涵体。

（二）酵母表达系统

优点：1.不会产生毒素，安全性可靠。2.能进行表达产物的加工，保持产品的活性和稳定性。3.表达产物分泌至胞外，有利于纯化。4.遗传背景清楚。5.表达控制系统较为完善。6.生长繁殖迅速。

缺点：1.外源表达的蛋白易被自身分泌的蛋白酚降解。2.发酵周期相对较长，容易被污染。3.虽然能对产物进行糖基化，但方式是甘露聚糖型，与哺乳细胞不同。

（三）昆虫表达系统

优点：1.具有很好的安全性，不会造成对人类的危害和环境的污染。2.与哺乳动物细胞表达系统相比，载体构建周期短。3.可容纳较大片段的外源DNA插入，是表达大片段DNA的理想载体。4.能获得重组蛋白高水平表达。5.具有在同一细胞内同时表达多个基因的能力。

缺点：普遍存在于BEVS中重组蛋白易降解的问题。

（四）哺乳动物表达系统

优点：哺乳动物细胞中表达的蛋白与天然蛋白的结构糖基化类型和方式几乎相同且能正确组装成多亚基。在悬浮培养或无血清培养基中达到高密度且培养体积能达到1000L以上。

缺点：与大肠杆菌相比哺乳动物细胞的表达水平低，获得高表达细胞株所需时间长，规模培养的成本高。

四．四种表达系统的应用

1.大肠杆菌表达系统：（1）生产人类胰岛素；（2）外泌体疫苗研究；（3）农业领域的应用。

2.酵母表达系统：（1）生产制备外源基因的表达产物；（2）应用于基因工程疫苗制备、基因工程药物制备（如抗体药物、蛋白质药物）和蛋白质功能研究。

3.昆虫表达系统：（1）在昆虫杆状病毒表达系统中表达人骨形成蛋白；（2）表达需要N-糖基化修饰的相关蛋白。

4.哺乳动物细胞系统：（1）部分蛋白在哺乳动物细胞中的表达已从实验室研究迈向生产或中试生产阶段。（2）已有许多重要的蛋白及糖蛋白利用哺乳动物细胞系统表达和大量制备、生产。

卡梅德生物建立了完善的重组蛋白表达体系，包括但不限于原核表达系统、哺乳动物表达系统、酵母表达系统和昆虫表达系统等，能够为客户提供更高表达水平的重组蛋白表达与制备。