为什么可以用大肠杆菌生产干扰素

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根据生物学书中的定义，干扰素是哺乳动物细胞在诱导物的诱导下产生的一种特异糖蛋白，由此可知，由哺乳动物细胞分泌的天然干扰素是糖蛋白，但是这并不意味着由基因工程技术生产的重组人干扰素就一定是糖蛋白。

据科学家的研究资料显示，用大肠杆菌生产出来的干扰素是没有糖链的，但同样能够抑制病毒在细胞内的增殖，加强巨噬细胞的吞噬作用和对癌细胞的杀伤作用。由此可知，该假设对于大肠杆菌表达系统并不成立，大肠杆菌可以生产干扰素，但没有证据表明大肠杆菌能生产糖蛋白。既然基因工程方法生产出来的干扰素没有糖链也能发挥作用，那哺乳动物细胞为何要“多此一举”给干扰素加上糖链呢？糖链之于糖蛋白的意义是什么？一方面，真核细胞的糖基化体系给蛋白加上糖链后，能够帮助蛋白折叠成正确的构像，同时糖蛋白分子表面的极性糖链有助于蛋白质的溶解，防止蛋白聚集沉淀，从而能使糖蛋白分泌到细胞外。而在大肠杆菌表达系统中，由于缺乏糖基化体系，表达的非糖基化蛋白常常会在细菌体中聚集成不溶性的包涵体（inclusion body）。所谓包涵体，是指由于表达部位的低电势以及外源蛋白分子的特殊结构如Cys含量较高、低电荷、无糖基化等，使得外源蛋白与其周围的杂蛋白、核酸等形成的不溶性聚合体。包涵体中的蛋白是没有生物活性的，需要通过后续的溶解、纯化、复性等操作帮助变性的包涵体蛋白折叠成有生物活性的蛋白。科学家用基因工程的方法在大肠杆菌细胞内获得的干扰素就是以包涵体的形式存在的，因此，最初获得的干扰素是没有活性的，通过之后的纯化、复性等一系列的操作，科学家才得到了有生物活性的重组人干扰素。另一方面，糖链对蛋白的稳定性和半寿期（half life，一种物质其质量的一半被代谢或排出所需的时间）有一定的影响，一些糖蛋白在去除糖链后虽然仍具有一定的生物活性，但是易被蛋白酶降解。因此，真核细胞表达的干扰素需要糖链来稳定结构、帮助溶解，并通过转运系统分泌到细胞外，进入血液循环系统，以发挥其抗病毒抗肿瘤的生物功效。大肠杆菌是不是就一定不能生产糖蛋白呢？在上个世纪，也许不可能，但是现在，随着科学技术的发展和科学研究的进一步深入，科学家们发现在一种名为Campylobacter jejuni的细菌里存在生产糖蛋白的基因簇，即pgl基因簇，此基因编码的蛋白能够起糖基转移酶的作用，科学家用基因工程方法将这套基因克隆至大肠杆菌共表达，使得大肠杆菌也能够生产相应的糖蛋白。虽然大肠杆菌生产糖蛋白与真核细胞生产糖蛋白在合成机理、糖链结构等方面有很多差异，而且用大肠杆菌生产糖蛋白还处于实验室探索研究的阶段，但相信随着这方面研究工作的不断开展，有希望在不久的将来研发出一套成本低、产量高、质量好的大肠杆菌重组糖蛋白表达系统。