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五、植物表达系统
在现存的各种重组蛋白质表达系统中,植物表达是最经济的一种表达系统。植物表达系统具有能够表达高生物活性的目的蛋白;生产成本低;能够将产品携带人类病原物的风险降至最低;最有可能通过大规模生产满足全球对各种重组蛋白的需求等突出优势,使其正在成为多数研究者看好的外源蛋白表达系统。自1990年第一个基于植物系统的药用蛋白——人血白蛋白在烟草中成功表达的研究报道以来,植物转基因技术的应用范围迅速拓展到工业用酶、血液组分、细胞因子、生长因子、激素、治疗性药物如抗体及人和动物疫苗等蛋白的表达研究,分子农业、植物生物反应器等新概念也应运而生。
(一)优点
与微生物和动物生物反应器相比存在很多优点:①生产成本较低,易于大规模工业生产。植物能进行光合作用,仅需要来自土壤的矿物质和水分便可在适宜的条件下获得大量人们所需的转基因产物。②植物细胞具有全能性,易于获得再生植株,遗传操作相对简单,培养周期较短。③转基因植物通过自交得到的后代遗传性状稳定,从而可以在植物体内积累多基因。④产物贮藏在种子、果实和块茎中便于贮运,其中那些能直接食用的植物疫苗不需特殊贮存条件。⑤无毒副作用,安全性好。细菌作为生物反应器时,不能对真核生物的蛋白进行有效的翻译后加工,而且本身可能是人类病原物。动物作为生物反应器时,在细胞培养过程中可能感染上动物病毒而对人类健康造成潜在危害。而植物作为生物反应器被认为是相对安全的,因为植物体只表达病原菌的部分免疫蛋白,不含致病微生物或潜在的致病微生物,对人畜安全,大大提高了表达产物的生物安全性。⑥植物中的蛋白加工途径相对保守,表达产物能进行正确的糖基化、磷酸化、酰胺化及翻译后加工过程,因此表达产物具有与高等动物细胞一样的免疫原性和生物活性。
(二)不足
植物表达系统在生产成本上远远低于哺乳动物细胞系乃至大肠埃希菌或酵母系统。而表达效率偏低,则是现阶段限制该系统大规模应用的瓶颈环节。蛋白质的稳定性是影响植物外源表达量的另一个重要因素。表达的外源蛋白质在植物细胞质的环境中易受蛋白酶攻击,不稳定,易降解。植物生产的重组药物蛋白质最后都需要提取纯化,但是植物富含色素及各种碳水化合物,使目的蛋白质容易降解,导致分离纯化困难。
(杨晶)