一种转录后调控组件及其在提高蛋白表达量中的应用

    专利查询2026-08-23  10


    本发明涉及一种转录后调控组件及其在提高蛋白表达量中的应用,属于生物。


    背景技术:

    1、基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程。其中,转录是指在细胞核内,以dna一条链(称之为反义链)为模板,按照碱基互补配对原则,合成携带遗传信息能指导蛋白质合成的信使rna(mrna)的过程。翻译是指在细胞质中,以新式rna为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。

    2、而信使rna半衰期较短,其抗降解能力和招募核糖体启动翻译反应的能力对基因表达的影响显著,其中,位于mrna 5'端转录起始位点至核糖体结合位点sd序列之间的区域为核糖体提供“等候”位点(5’端翻译等候区域,translational standby site,tss),随后的sd序列负责招募核糖体,这两个区域会对基因表达的转录后水平产生三方面的影响:1)其结构差异显著影响mrna抵抗外切rnase酶的降解;2)容留和结合核糖体的能力会影响翻译速率;3)招募的核糖体数量级存在差异,会间接导致mrna被核糖体保护抵抗水解的程度差异。此外,位于起始密码子下游50nt的n端编码区也与上游tss区和sd序列会产生链内的互相作用,其序列和结构特征也对转录后水平调控产生重要影响。

    3、然而这三个区域各自的特征对mrna稳定性和启动翻译的影响仍需要深入解析,此外由于mrna易形成二级结构的特点,三个区域之间存在复杂的串扰关系,难以通过单一因素的研究形成普适性的结论。


    技术实现思路

    1、为解决上述技术问题,本发明以提高基于表达的转录后水平为目标(包含转录本降解和翻译反应),以5’端翻译等候区域tss、核糖体结合位点sd序列以及n端编码序列ncs三个功能区域整体为研究对象,将其命名为转录后调控区域(post-transcriptionregulation component,ptrc),系统解析其构效关系,旨在开发高性能的调控组件。通过构建ptrc突变文库,解析其mrna二级结构,分析突变文库中转录本多态性,从而建立ptrc的构效关系,并获得了系列能够显著提高mrna稳定性和翻译强度的ptrc,最后对不同原核生物中不同的基因进行调控。

    2、为了提高mrna稳定性和翻译效率,本发明具体提供了一种适用于原核生物的基因表达调控组件,其能够增强mrna稳定性和核糖体与mrna结合的能力,提高基因表达转录后水平强度,从而解决现有某些原核生物作为蛋白表达宿主时,蛋白表达量低的问题。

    3、本发明的第一个目的是提供一种提高蛋白表达量的方法,包括如下步骤:

    4、s1、构建转录后调控组件cdna文库,其中,所述转录后调控组件由5’端翻译等候区域、sd序列和n端编码序列组成;

    5、s2、从转录后调控组件cdna文库中筛选得到高表达强度的转录后调控组件;

    6、s3、将待表达的目的基因序列连接到表达载体上,并将筛选得到的转录后调控组件连接到目的基因序列之前,转化至感受态筛选得到的能够提高蛋白表达量的重组细胞。

    7、进一步地,所述转录后调控组件cdna文库通过如下步骤进行构建:

    8、s01、针对转录后调控组件的亲本基因序列设计5’端翻译等候区域、sd序列和n端编码序列各功能区域序列的结构,对各功能区域序列进行突变,通过one-pot技术将各功能区突变体进行随机组装,得到转录后调控组件突变文库;

    9、s01、将转录后调控组件突变文库中的突变体无缝插入到启动子和指示蛋白的基因之间,与载体组装,构建得到转录后调控组件cdna文库。

    10、进一步地,所述指示蛋白为绿色荧光蛋白。

    11、进一步地,所述高表达强度的转录后调控组件的核苷酸序列如seq id no.1~10所示。

    12、进一步地,所述重组细胞的宿主为原核生物。

    13、进一步地,所述原核生物为大肠杆菌或谷氨酸棒杆菌。

    14、进一步地,所述目的基因为烟酰胺核糖激酶的基因序列、l-丝氨酸转运蛋白的基因序列或蛋氨酸腺苷转移酶的基因序列。

    15、本发明的第二个目的是提供一种转录后调控组件,所述转录后调控组件由5’端翻译等候区域、sd序列和n端编码序列组成,其核苷酸序列如seq id no.1~10所示。

    16、本发明的第三个目的是提供所述转录后调控组件在提高原核生物中蛋白表达量的应用。

    17、进一步地,所述原核生物为大肠杆菌或谷氨酸棒杆菌。

    18、进一步地,所述蛋白为烟酰胺核糖激酶、l-丝氨酸或s-腺苷蛋氨酸。

    19、本申请的有益效果:

    20、本发明基于one-pot技术构建转录后调控组件突变文库,突变文库重组表达载体后转化宿主进行高通量测序筛选调控水平较强的ptrc。本发明采用此技术,成功对转录后调控区域进行改造,获得了性质优越的ptrc。此ptrc能够有效提高mrna在原核生物中细胞内表达目的蛋白的表达量,在生产目的蛋白或提高mrna稳定性中具有极大的应用前景。



    技术特征:

    1.一种提高蛋白表达量的方法,其特征在于,包括如下步骤:

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述转录后调控组件cdna文库通过如下步骤进行构建:

    3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述高表达强度的转录后调控组件的核苷酸序列如seq id no.1~10所示。

    4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述重组细胞的宿主为原核生物。

    5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述原核生物为大肠杆菌或谷氨酸棒杆菌。

    6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目的基因为烟酰胺核糖激酶的基因序列、l-丝氨酸转运蛋白的基因序列或蛋氨酸腺苷转移酶的基因序列。

    7.一种转录后调控组件,所述转录后调控组件由5’端翻译等候区域、sd序列和n端编码序列组成,其核苷酸序列如seq id no.1~10所示。

    8.权利要求7所述的转录后调控组件在提高原核生物中蛋白表达量的应用。

    9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述原核生物为大肠杆菌或谷氨酸棒杆菌。

    10.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述蛋白为烟酰胺核糖激酶、l-丝氨酸或s-腺苷蛋氨酸。


    技术总结
    本发明涉及一种转录后调控组件及其在提高蛋白表达量中的应用,属于生物技术领域。本发明基于One‑pot技术构建转录后调控组件突变文库,突变文库重组表达载体后转化宿主进行高通量测序筛选调控水平较强的PTRC。本发明采用此技术,成功对转录后调控区域进行改造,获得了性质优越的PTRC。此PTRC能够有效提高mRNA在原核生物中细胞内表达目的蛋白的表达量,在生产目的蛋白或提高mRNA稳定性中具有极大的应用前景。

    技术研发人员:张晓娟,徐国强,张金鹏,张晓梅,李会,许正宏,史劲松
    受保护的技术使用者:江南大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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