100907生物制药专业
根据真核基因在原核细胞中表达的特点，表达载体必须具备哪些条件？
题目
根据真核基因在原核细胞中表达的特点，表达载体必须具备哪些条件？
参考答案和解析
正确答案:表达载体必须具备下列条件：
（1）能够独立的复制；
（2）具有灵活的克隆位点和方便的筛选标记，以利于外源基因的克隆、鉴定和筛选；
（3）应具有很强的启动子，能为大肠杆菌的RAN聚合酶所识别；
（4）应具有阻遏子；
（5）应具有很强的终止子；
（6）所产生的mRNA必须具有翻译的起始信号。
（1）能够独立的复制；
（2）具有灵活的克隆位点和方便的筛选标记，以利于外源基因的克隆、鉴定和筛选；
（3）应具有很强的启动子，能为大肠杆菌的RAN聚合酶所识别；
（4）应具有阻遏子；
（5）应具有很强的终止子；
（6）所产生的mRNA必须具有翻译的起始信号。
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相似问题和答案
第1题：
真核基因在大肠杆菌中以什么形式表达?
参考答案：融合蛋白。
第2题：
下列属于真核生物表达体系的是（）
- A、大肠埃希菌表达体系
- B、酵母表达体系
- C、昆虫表达体系
- D、SV40表达载体
- E、反转录病毒表达载体
正确答案:B,C,D,E
第3题：
既能在原核细胞中复制又能在真核细胞中表达复制的载体是 ( )
A、粘粒载体
B、质粒载体
C、SV40载体
D、M13噬菌体载体
E、穿梭载体
参考答案：E
第4题：
原核表达载体应具备哪些基本的结构元件？
正确答案:（1）有适宜的选择标志；
（2）具有能调控转录、产生大量mRNA的强启动子，如lac启动子或其他启动子系列；
（3）含适当的翻译控制序列，如核糖体结合位点和翻译起始点等；
（4）含有合理设计的多接头克隆位点，以确保目的基因按一定方向与载体正确衔接。
第5题：
真核表达调控的顺式作用元件有哪些？其作用特点是什么？
正确答案: 顺式作用元件为一些能与DBP结合的特定序列的DNA片段，决定转录起始位点和RNA聚合酶的转录效应，按功能可分为启动子、增强子、沉默子、衰减子和终止子等DNA序列片段。
启动子：真核基因启动子是基因表达时与基因转录起始有关的5’端DNA序列，包括在-30bp区富含有AT的典型TATA盒（框）（TATA box）和在-70～-80bp区域（在TATA box上游）启动元件。前者是引导RNA聚合酶Ⅱ在正确起始位点转录mRNA所必需的DNA序列，即保证转录的精确起始。后者UPE是调节转录起始频率和提高转录效率的调控序列，后者的序列常为GGTCAAT和GGGCCC序列，称为GC box，它们经协同作用，以调控基因的转录效率。
增强子：增强子是使启动子的基因转录效率显著提高（增强转录活性）的一类顺式作用元件，其本身不具有启动子活性，是由多个独立的，具有特征性的核苷酸序列所组成。其基本的核心组件常由812bp组成，以单拷贝或多拷贝串联的形式存在。增强子一般有以下特性：⑴增强子能提高同一条DNA链上基因转录的速率；⑵增强子对同源或异源基因都有效 ⑶增强子的位置可在基因5’上游、3’下游或内部；⑷无方向性，增强子从5’→3’或是从3’→5’均可对启动子发挥作用；⑸增强子可远离转录起始点；⑹增强子一般无基因特异性，对各种基因启动子均有作用，但具有组织或细胞特异性。
典型的增强子首先发现于SV40的病毒中，为SV40的早期基因增强子，约200bp，含2个72bp的重复序列，位于早期启动子上游，增强子可促使病毒基因转录效率提高100倍，因此具有这一增强子的载体已得到了广泛的应用。些年来，来自于Rous肉瘤病毒基因长末端重复序列和人类巨细胞病毒（CMV）增强子也已被广泛用于真核细胞的基因表达。增强子能增强启动子的转录能力，有效的增强子能促进转录达10倍或100倍以上，在某些情况下，表达产物可能具有细胞毒效应。因此，最好使用一种可被外界刺激信号诱导表达外源基因的诱导型启动子，诱导型启动子有热休克启动子、金属硫蛋白启动子、糖皮质激和固醇类激素诱导的启动子，热休克启动子的诱导可通过提高细胞的培养温度使启动子转录水平提高，重金属离子可有效地促进金属硫蛋白启动子的转录活性。
R.NA剪接信号：多数高等的真核基因都含有内含子序列，在细胞核内转录产生的前体mRNA要经过剪接过程去掉内含子顺序后才成为成熟的mRNA分子。虽然许多基因的cDNA转入哺乳类动物细胞后，其表达不受有或无内含子的影响，但有些基因在真核细胞中表达需要有内含子的存在。一般来说，在哺乳动物细胞的表达载体中最好有一段内含子序列的剪接信号，以提供外源基因cDNA表达的需要。常用的内含子剪接序列有SV40的小t抗原的内含子序列等。
负调控元件：沉默子和衰减子是抑制基因转录的DNA序列，称为负调控元件，它们与反式作用因子相互结合而起作用。这些负调控元件不受距离和方向的限制，并可对异源基因表达起作用。
终止子和polyA信号：核基因转录的确切终止信号和终止机制，目前尚不清楚，终止过程不是在RNA聚合酶指导下完成的，在不明机制下发生转录终止。现在已发现模板DNA分子的3’端有转录终止信号序列，称终止子。通常由转录产生的具有polyA尾的基因终止信号是在多聚腺苷酸化位点下游的一段长度为数百个碱基的DNA区域内的G/T簇，例如在SV40中的AGGTTTTTT的DNA序列为终止转录调控元件。一般转录终止子为发夹结构的反向重复序列。现在基因工程表达载体上所使用的转录终止子都是病毒基因或细胞基因的3’端的一段序列，其中也包括3’端不翻译区。如SV40小t抗原和β-球蛋白的转录终止片段常用于构建真核基因表达载体。
在双启动子的表达载体中，启动子的转录方向为同向时，上游启动的转录由于会穿过下游启动子，这样就使得下游的转录受到极大的影响，造成下游转录水平的下降，但是如果在两个启动子间插入一个转录终止子后，上游启动子对下游启动子的影响就被消除了，这样下游启动子的表达量会有明显提高。当两个启动转录方向相反时，基因表达可能会被转录形成的反义RNA所抑制，这时插入转录终止子将会消除这种抑制作用。
第6题：
根据真核基因在原核细胞中表达的特点,表达载体必须具备那些条件?
参考答案:(1)能够独立的复制;
(2)具有灵活的克隆位点和方便的筛选标记，以利于外源基因的克隆、鉴定和
筛选;
(3)应具有很强的启动子，能为大肠杆菌的RAN聚合酶所识别;
(4)应具有阻遏子
(5)应具有很强的终止子
(6)所产生的mRNA必须具有翻译的起始信号。
(2)具有灵活的克隆位点和方便的筛选标记，以利于外源基因的克隆、鉴定和
筛选;
(3)应具有很强的启动子，能为大肠杆菌的RAN聚合酶所识别;
(4)应具有阻遏子
(5)应具有很强的终止子
(6)所产生的mRNA必须具有翻译的起始信号。
第7题：
外源基因在原核细胞中表达，常用的启动子有（）、（）、（）、（）、（）和（）。
正确答案:乳糖启动子；Trp启动子；Tac启动子；噬菌体的PL；PR启动子；脂蛋白启动子
第8题：
下列哪些元件不是真核表达载体所独有的( )
A、真核生物启动子
B、多克隆位点
C、加尾信号
D、染色体整合位点
E、真核转录终止信号
参考答案：B
第9题：
简述真核基因表达的特点。
正确答案: （1）细胞的全能性：所谓全能性是指同一种生物的所有细胞都含有相同的基因组DNA。
（2）基因表达的时间性和空间性：高等生物的各种不同细胞具有相同的基因组，但在个体发育的不同阶段，基因表达的种类和数量是不同的，在不同组织和器官中，基因表达的种类和数量不同。
（3）转录和翻译分开进行：在核中转录生成mRNA，穿过核膜至胞质指导蛋白质合成。
（4）初级转录产物要经过转录后加工修饰。
（5）不存在超基因式操纵子结构：真核生物基因转录产物为单顺反子，一条mRNA只翻译一种蛋白质。
（6）部分基因多拷贝。
第10题：
如何实现真核生物一蛋白基因在大肠杆菌细胞中受控、稳定、分泌和高效表达。
正确答案: 大肠杆菌是高效表达异源蛋白最常用的原核表达系统。由于每种基因都有其独特的结构、mRNA的稳定性和翻译效率、蛋白质折叠的难易程度，修主细胞蛋白酶对蛋白质的降解等等原因，因此并非每一种基因都能在大肠杆菌中有效表达。下面浅谈一下实现真核生物一蛋白基因在大肠杆菌细胞中受控、稳定、分泌和高效表达的策略。
首先，要构建有效的表达载体，一种高效的原核表达载体需要包括一个强大并且可以严紧调节的启动子；一位于翻译起始密码子5’端大约9bp的SD序列；位于目的基因3’末端的一个高效转录终止子。除此之外，载体还需要一个复制起点，筛选标记和利于对启动子活性进行严紧调节的基因。这种调节元件可以插入载体自身，也可以插入宿主的染色体。其他的元件包括转录和翻译增强子等。这些元件的作用往往具有基因特异性，因此要根据不同的情况加以取舍。构建表达载体，需要仔细考虑多种元件的组合，以保证最高水平的蛋白质合成。
a、提高转录水平调控的策略
（1）选择的启动子要具有适合高水平蛋白质合成的某些特性。首先启动子的作用要强；第二，它必须表现最低水平的基础转录活性。若要求高效的基因表达，最好选用高密度培养细胞和表现最低活性的可诱导和非抑制启动子。
（2）现在已鉴定了一些在E.coli中显著增强异源基因表达的序列，有可能利用增强子来达到超量表达蛋白质的目的。（3）虽然转录终止子在表达质粒的构建过程中常被忽略，但有效的转录终止子是表达载体必不可少的元件。
b、提高翻译水平调控的策略
（1）mRNA5’末端的独特结构是mRNA翻译起始效率的最主要决定因素，因此找到通用的有效起始翻译的共同序列能高效起始外源蛋白的翻译。
（2）SD与起始密码子间的距离约为5-13bp，这一距离影响翻译起始的效率，因此在设计载体中要控制好这段距离。（3）在mRNA的翻译起始区的二级结构在决定基因表达效率方面具有重要作用，使用一些策略使mRNA形成二级结构的可能性最小。
（4）mRNA的快速降解势必影响蛋白质的产生，比如可以通过选用缺乏某些特定RNase如RNaseII或PNPase的宿主菌来提高基因的表达，这将在E.coli高效表达外源基因中有很大作用。
（5）在mRNA中存在终止信号是翻译终止过程必不可少的，在设计表达载体时，通常插入三个终止密码子以防止核糖体的跳跃，在E.coli中偏向于使用UAA密码子。
c、维护真核生物蛋白基因在大肠杆菌细胞稳定性和减少E.coli中重组蛋白裂解的策略
（1）将蛋白质靶向细胞周质或培养基
（2）在较低的温度下培养细菌
（3）选用蛋白酶缺陷的菌株
（4）构建N-末端或C-末端融合蛋白；融合系统能够产生大量的可溶性的融合蛋白，为E.coli中高效表达和纯化重组蛋白提供了极大方便。
（5）将目的基因多拷贝串联
（6）与分子伴侣共表达
（7）替换特定的氨基酸残基以消除蛋白酶裂解位点
（8）改善蛋白质的亲水性
（9）优化培养条件，E.coli中的蛋白质产量可以通过高细胞密度培养系统而获得显著提高，
d、提高真核生物蛋白基因在大肠杆菌细胞分泌的策略
（1）将蛋白质分泌到细胞外是人们最期望的一种策略。因为这样容易纯化目的蛋白质，减少细菌的蛋白酶对目的蛋白质的裂解。但是，E.coli在正常情况下只有很少量的蛋白质分泌到细胞外。在大肠杆菌表达系统中，金黄色葡萄球菌A蛋白的信号肽能引导带有E结构域的A蛋白片段或融合产物从细胞质外泌到培养基中，如果能利用可控的强启动子进行A蛋白信号肽引导的基因表达，则有望在蛋白质外泌方面有所突破。
（2）对培养基的特殊操作能明显提高蛋白质释放到培养基中。例如，在培养基中添加甘氨酸能增强外周质蛋白释放到培养基中，且不引起明显的细菌裂解。
质粒的构建，SD序列，信号肽，糖基化，启动子