包涵體是指細(xì)菌表達(dá)的蛋白在細(xì)胞內(nèi)聚集（尤其在大腸桿菌中），從而形成無(wú)生物活性、不可溶的固體顆粒，在顯微鏡下觀察時(shí)為高折射區(qū)，與胞質(zhì)中其他成分有明顯區(qū)別。對(duì)于從事生物、醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域的科研者而言，包涵體的復(fù)性和純化是非常重要的問(wèn)題，同時(shí)也是一個(gè)很棘手的問(wèn)題。
包涵體的特點(diǎn)
包涵體一般含有50%以上的重組蛋白，其余成分為核糖體元件、RNA聚合酶、外膜蛋白以及脂體、脂多糖等，難溶于水，只溶于變性劑如尿素、鹽酸胍等。在大腸桿菌中，包涵體的直徑一般在0.2—1.5μm之間。但有些包涵體比較大，直徑大于大腸桿菌的直徑，使得大腸桿菌有一個(gè)突起。在電子顯微鏡下觀察到的包涵體通常呈現(xiàn)致密排布，具有光滑或粗糙的表面形態(tài)。包涵體通常以球形存在，但為了適應(yīng)宿主細(xì)胞也會(huì)以圓柱形至卵圓形等形態(tài)出現(xiàn)。
包涵體的形成原因
大腸桿菌原核表達(dá)中包涵體的出現(xiàn)是比較常見(jiàn)的情況，其形成原因是多方面的，可能與環(huán)境因素有關(guān)，也可能與蛋白自身結(jié)構(gòu)有關(guān)。了解包涵體的形成原因有助于我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中采取相應(yīng)措施，有利于目的蛋白的純化。
- 氨基酸組成
- 蛋白表達(dá)量
- 環(huán)境因素
- 蛋白的來(lái)源
一般含硫氨基酸數(shù)量越多，包涵體越容易形成，脯氨酸含量對(duì)包涵體的形成也具有一定影響。
當(dāng)?shù)鞍缀铣伤俣冗^(guò)快時(shí)，導(dǎo)致沒(méi)有足夠時(shí)間進(jìn)行肽鍵折疊，二硫鍵不能正確配對(duì)；此外，過(guò)多蛋白間的非特異性結(jié)合，也導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解度降低。
重組蛋白所處的環(huán)境溫度、培養(yǎng)基的成分、PH等對(duì)包涵體形成都會(huì)有影響，實(shí)驗(yàn)研究表明，溫度高和PH接近等電點(diǎn)時(shí)包涵體容易形成。
重組蛋白是大腸桿菌的異源蛋白，由于缺乏真核生物蛋白翻譯后修飾所需酶類（如糖基化等），致使中間體大量積累，容易形成包涵體沉淀。
包涵體表達(dá)形式的優(yōu)點(diǎn)
雖然包涵體的形成給蛋白的分離純化增加了難度，使得純化過(guò)程更加繁瑣，但以包涵體形式表達(dá)的蛋白在下游生產(chǎn)中也具有一定優(yōu)勢(shì)。
- 包涵體無(wú)生物活性，所以進(jìn)行超聲破碎和之后的純化步驟時(shí)，不用擔(dān)心蛋白活性喪失的問(wèn)題。
- 有些蛋白對(duì)細(xì)胞有毒性，大量表達(dá)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡，從而降低產(chǎn)率，而包涵體形式的蛋白由于喪失了生物活性從而可以大量高效表達(dá)。
- 包涵體形式表達(dá)的蛋白，由于包埋了酶攻擊的位點(diǎn)，可最大限度地抵抗蛋白酶的攻擊。
- 含有包涵體蛋白的細(xì)胞有較大的折射率，表達(dá)的產(chǎn)物比較容易進(jìn)行在線觀測(cè)定性，不需使用酶學(xué)或電泳方法進(jìn)行鑒定。