大肠杆菌分子伴侣体系对多结构域异源蛋白“折叠限制”的影响

大肠杆菌是最为重要的原核表达系统宿主菌。其在表达多结构域异源蛋白过程中容易形成不溶性包涵体，造成多结构域异源蛋白在大肠杆菌中的"折叠限制"。"折叠限制"同大肠杆菌中特殊的新生肽折叠过程有关，该过程由新生肽翻译速度和分子伴侣体系共同决定。分子伴侣体系能够改变多结构域蛋白的折叠动力学过程，从而对多结构域异源蛋白的折叠产生影响。然而分子伴侣具体的作用方式仍然不清楚，阐明分子伴侣在不同翻译速度下对多结构域蛋白折叠的作用，将为揭示多结构域蛋白的体内折叠动力学过程和在大肠杆菌中的"折叠限制"提供重要依据。本研究采用基因敲除、转录水平分析、生物化学等方法研究分子伴侣对多结构域异源蛋白体内折叠的影响，比较在不同翻译速度下多结构域异源蛋白折叠的过程及分子伴侣的作用，以及多结构域蛋白的结构特征与"折叠限制"的关系。本项目研究将为阐明多结构域蛋白"折叠限制"的机制，解决生命科学研究中包涵体形成问题提供理论指导。

大肠杆菌是最为重要的原核表达系统宿主菌。其在表达多结构域异源蛋白过程中容易形成不溶性包涵体，造成多结构域异源蛋白在大肠杆菌中的"折叠限制"。"折叠限制"同大肠杆菌中特殊的新生肽折叠过程有关，该过程由新生肽翻译速度和分子伴侣体系共同决定。分子伴侣体系能够改变多结构域蛋白的折叠动力学过程，从而对多结构域异源蛋白的折叠产生影响。然而分子伴侣具体的作用方式仍然不清楚，阐明分子伴侣在不同翻译速度下对多结构域蛋白折叠的作用，将为揭示多结构域蛋白的体内折叠动力学过程和在大肠杆菌中的"折叠限制"提供重要依据。. 本研究采用基因敲除、流式细胞仪等方法研究分子伴侣对多结构域异源蛋白体内折叠的影响，研究宿主菌不同生理状态对翻译后折叠的作用。结果表明DnaK在大肠杆菌快速翻译条件下对多结构域蛋白的折叠具有重要作用。翻译速度的控制能够在DnaK缺失的条件下促进折叠进行。进而我们通过在序列中引入稀有密码子对翻译速度进行控制，成功实现对一些目标蛋白折叠与表达的调控，并应用于代谢工程中。本项目研究结果将为揭示新生肽折叠机制和改造大肠杆菌表达系统提供理论依据。