[高峰论坛报道]林章凛:自我组装多肽是制造活性蛋白质聚结体和肽的"标签"
来源:微生物中心 作者:杨晗 时间:2012-10-26

编者按:近日,由中国科学院成都生物研究所承办的第六届中国工业生物技术高峰论坛圆满落幕。此次会议邀请到相关主管部门、业内重要专家、行业龙头企业及金融机构专家参会。除了大会主题报告,会议还围绕合成生物学及其技术方法、木质纤维素生物炼制、能源植物等16个专题开设了三个并行分会场进行。为让研究所相关科研人员了解到更多的大会信息,信息宣传组派出兼职宣传员分别在三个分会场进行会议报道,本网特别摘录了其中部分精彩专题。

林章凛教授在作报告

从食品添加剂到洗涤剂、化工制剂,酶的应用已经深入我们日常生活中的许多小细节,其深入程度远远超出我们的想象。随着科技的发展,越来越多种类的酶被发现。生物酶以其催化力强,能源消耗少,环保绿色等诸多优势推动着工业酶行业不断向前发展。部分酶在国内也逐渐实现了源于微生物发酵的商业化大规模生产。但目前国内工业酶研究和制造现状与国外先进水平之间依然存在明显的差距。瓶颈之一就在于微生物发酵产酶过程中产量的提高。

微生物在生长过程中表达相关基因而生成特定的酶,用于正常的生理生化反应。在发酵生产酶的过程中,我们往往通过多种手段,比如敲除竞争途径,过量表达相关基因,或增强相关基因的表达强度等改造菌种,使细胞能大量,甚至过量的表达特定的酶基因,从而获得大量的目标产物。但这与细胞本身的生长需求是相背离的,细胞内也存在着完整而复杂的调控系统对这些外来压力进行平衡。过量表达某一或某些基因常见的负面影响主要包括:目标产物的过量表达对细胞生长的毒害作用,过量表达的多肽或蛋白产物会对自身的合成产生负调控作用,在细胞内积累时容易被降解,形成包涵体等等。

以往的观念认为以包涵体形式存在的蛋白或多肽是无活性的,然而近年来的几项研究却得到了相反的结果。林章凛教授报告了他们在研究过程中发现的大肠杆菌中的一种离子型自我组装多肽-- ELK16,它可以作为一种标签,在活性多肽和蛋白生产过程中发挥较大的作用。当ELK16与某些蛋白(lipase A, amadoriase II, b-xylosidase, and green fluorescent protein)的羧基末端结合后,能有效诱导这些功能多肽在大肠杆菌细胞内形成聚集物。在透射电镜和荧光共聚焦显微镜下,这种聚集体表现出与普通包涵体相同的特征。同时,这些带着ELK16标签的融合蛋白与天然底物作用时,却能表现出一定的生物活性。

这是世界范围内首次报道在大肠杆菌细胞中,通过羧基末端连接一个自我组装多肽从而形成有生物活性的蛋白质聚集体,或内涵体。通过这种方式,可以有效的避免大量表达的蛋白抑制宿主细胞的生长,或在细胞内被降解。该发现让我们看到大肠杆菌和其他工程菌在表达蛋白方面体现出的更大的潜力,也为工程菌株过量表达目标产物提供了新的发展方向。

包涵体的形成原本是细胞中存在的一种正常生理现象,林章凛教授团队却从中发现了一种可以为我们所用的有趣的机制。这也提示我们,数万年的进化本身就蕴藏着许多精妙的机制和系统,有待我们去发现,去加以利用。结合现如今合成生物学的欣荣发展,或许,从新的角度、视野去发现、去审视进化的成果会给我们带来更多、更大的惊喜。

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