为什么毕赤酵母蛋白不表达?

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你有没有遇到过这种情况?重组酵母 PCR 检测明明证明目的基因已经成功重组,可诱导之后,表达上清里却怎么也检测不到目的蛋白。问题究竟出在基因、菌株、诱导条件,还是检测环节?下面我们按「先定位、再优化」的顺序,把常见原因和应对方法整理如下,供参考。

📋 本文内容速览
  1. 问题定位:先分清「蛋白没表达」和「蛋白没检测到」
  2. 操作提示:pH、温度、污染、菌株、密码子、糖基化等九项关键参数
  3. 表达量与表型:Mut+ 与 Muts 菌株的选择策略
  4. 培养基要求:YPD、BMGY、BMMY、MD 的用途区分
  5. 常见问题解答(FAQ)
PART 01问题定位:三步排查思路

表达上清中检测不到目的蛋白,可能因为蛋白表达量低,而没有检测到。但「没检测到」不等于「没表达」,建议按下面三步逐层排查。

1确认是真没表达,还是检测灵敏度不够

可先对表达上清进行浓缩(如超滤浓缩 N 倍)后再检测。如果蛋白浓缩 N 倍之后仍然检测不到,则可能是因为蛋白没有分泌出来,此时可通过裂解酵母来检测胞内蛋白,具体的方法查阅相关文献。

2检查诱导过程是否合理

包括诱导体系、甲醇浓度(一般在 0.5%–1.0%)、摇床转速等。甲醇浓度过低会导致诱导不足,过高则可能对细胞产生毒性;转速不足会造成溶氧不够,同样影响表达水平。

3向上游追溯转录与菌株

如果诱导的过程也没有问题,可先检测 mRNA 有没有转录。如果证明已转录,实验仍不成功,建议替换酵母株,重新实验。

排查顺序小结:浓缩复检 → 裂解查胞内 → 核对诱导条件 → 检测 mRNA 转录 → 更换菌株。每一步都排除之后,再回到载体构建与基因序列本身找原因,可以避免盲目重复实验。

PART 02操作提示:九项关键参数

下面这些细节看似琐碎,却常常是决定表达成败的关键。建议在正式实验前逐条核对。

参数 建议与说明
pH 根据实验手册进行,或适度提高。一般 BMMY 的 pH 7.0–7.5 比较合适。
温度 28℃ 或室温下。
污染 瓶口盖纱布的基础上加盖报纸。
菌株 选择合适的菌株(若用 GS115 表达不出蛋白,可换 KM71H)。
偏爱密码子 酵母对分子量大(30 KD 以上)、结构复杂(如一些蛋白酶)、二硫键含量多的蛋白往往不能有效表达,尤其是分泌表达。密码子改造对一些较小的而且结构简单的蛋白表达量的提高可能有一些作用。
糖基化 胞外表达,存在糖基化的问题。但是酵母分泌表达的 N 糖基化是可以预测的,有如下序列:X 为任意氨基酸,NXS/T 就是潜在的糖基化位点,1 个糖基化位点会加上 1–3 KD 左右的糖基。
表达时间
与空质粒对照
诱导时间越长杂分泌的蛋白就越多,且分子量都比较大。因此最好做一个空质粒转化的对照,以确定是不是自身的蛋白分泌的结果。
表达量 30 KD 的蛋白,10 mg/L 表达量已经很高,最直接的方法是发酵,一般提高 5–10 倍。大肠杆菌一样出现大团的超表达蛋白。
表型与表达 重组 SalI 和 BglII 酶切产生单交换和双交换,结果就是产生 Mut+ 和 Muts 表型的菌株;前者在甲醇诱导表达时生长快,消耗的甲醇多,后者生长慢,消耗的甲醇少,所以诱导表达时 Muts 表型要求更高的菌体浓度。一般用 Mut+ 表型的较多,但是对某些蛋白 Muts 菌株可能表达的更好。
PART 03培养基要求

四类培养基分工明确,注意 BMGY 可用 YPG 代替,不可用 YEPD 代替

培养基 用途
YPD 最基本的培养
BMGY
(灭菌)
诱导表达前培养。可用 YPG 代替,不可用 YEPD 代替
BMMY
(灭菌)
诱导表达
MD 电转化后筛选 his+
💡 小提示

诱导表达阶段的 pH、甲醇浓度、装液量与转速是相互影响的。若发现菌体生长明显偏慢,先检查甲醇浓度是否偏高造成抑制;若生长正常但上清无信号,则更应怀疑蛋白未分泌或发生了降解。

PART 04常见问题解答(FAQ)
毕赤酵母诱导后上清检测不到目的蛋白,第一步该做什么?
先排除检测灵敏度的问题。上清中检测不到目的蛋白,很可能只是表达量低。建议对表达上清进行浓缩(如超滤浓缩若干倍)后再做 Western blot 或银染检测。如果浓缩之后仍然检测不到,说明蛋白很可能没有分泌到胞外,此时应通过裂解酵母菌体来检测胞内蛋白。
浓缩后仍检测不到目的蛋白,是不是说明基因没有表达?
不一定。此时有两种可能:一是蛋白表达出来了但没有分泌到胞外,需要裂解酵母检测胞内蛋白;二是蛋白根本没有表达或表达水平极低。可以先检测目的基因的 mRNA 有没有转录,如果证明已转录而实验仍不成功,建议更换酵母菌株重新实验。
为什么建议做一个空质粒转化的对照?
诱导时间越长,酵母自身杂分泌的蛋白就越多,而且分子量往往都比较大,容易在电泳或印迹图上造成干扰。设置空质粒转化的对照,可以帮助判断条带究竟来自目的蛋白还是酵母自身的分泌蛋白,避免误判。
Mut+ 和 Muts 表型该如何选择?
重组质粒经 SalI 和 BglII 酶切可产生单交换和双交换,从而得到 Mut+ 和 Muts 两种表型的菌株。Mut+ 在甲醇诱导表达时生长快、消耗甲醇多;Muts 生长慢、消耗甲醇少,因此诱导表达时 Muts 表型要求更高的菌体浓度。一般用 Mut+ 表型的较多,但对某些蛋白 Muts 菌株可能表达得更好。
毕赤酵母表达量多少算正常?
对于 30 KD 左右的蛋白,10 mg/L 的表达量已经算很高了。如果摇瓶表达量不理想,最直接的方法是转入发酵罐,一般可将表达量提高 5–10 倍。
密码子改造和糖基化对酵母表达有什么影响?
酵母对分子量大(30 KD 以上)、结构复杂(如一些蛋白酶)、二硫键含量多的蛋白往往不能有效表达,尤其是分泌表达。密码子改造对一些较小且结构简单的蛋白,表达量的提高可能有一些作用。胞外表达还存在糖基化问题,酵母分泌表达的 N 糖基化可以预测,序列 NXS/T(X 为任意氨基酸)即为潜在糖基化位点,1 个糖基化位点会加上 1–3 KD 左右的糖基。

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