酵母表面展示系统

1、酵母表面展示系统原理

酵母表面展示技术是一种真核蛋白表达系统。其基本原理是将外源靶蛋白基因与特定的载体基因序列融合后导入酵母细胞，融合蛋白诱导表达后，信号肽引导融合蛋白向细胞外分泌。由于融合后的蛋白含有锚定酵母细胞壁的结构，可将融合蛋白锚定在酵母细胞壁中，从而将外源蛋白分子固定化在酵母细胞表面。

酵母细胞壁重量达细胞干重的25%，呈三明治状，外层为甘露聚糖，内层为葡聚糖，都是分枝状聚合物，中间夹着一层蛋白质（包括葡聚糖酶、甘露聚糖酶等多种酶）。外层甘露聚糖共价连接到内层葡聚糖上。葡聚糖维持细胞壁的强度，甘露聚糖决定细胞表面特性。在单倍体细胞融合形成二倍体的过程中，α-交配型（MATα）细胞表达的α-凝聚素（甘露糖蛋白），可与a-交配型（MATa）细胞表达的a-凝聚素相互作用，介导细胞融合。在酵母絮凝过程中，絮凝素基因编码的絮凝蛋白（絮凝素），与邻近细胞壁的甘露聚糖结合，导致多细胞聚集。

2、酵母表面展示系统的类别

酵母展示系统以酿酒酵母展示系统发展较为完善。根据外源目的蛋白与价目细胞壁蛋白的融合部位不同，酿酒酵母展示系统分为凝聚素系统和絮凝素系统。凝聚素系统又分为α-凝聚素系统和a-凝聚素系统，絮凝素系统分为糖基磷脂酰肌醇锚定系统和絮凝素结构域锚定系统。

α-凝聚素系统

α-凝聚素仅有1个核心亚基，该亚基由1个分泌信号区域、1个激活区、1个富含丝氨酸和苏氨酸的支持区，及GPI锚定蛋白附着信号区组成。

α-凝聚素由Agα1基因编码，由650个氨基酸组成。其C端的320个氨基酸残基（富含丝氨酸和苏氨酸的支持区及GPI锚定蛋白附着信号区）与细胞壁葡聚糖共价结合，使其锚定细胞壁上。其N端与目的蛋白融合，即蛋白的C端与alpha-凝聚素的N端融合，实现目的蛋白的细胞表面展示。

a凝聚素系统

a-凝聚素核心亚基Aga1由725个氨基酸组成，结合亚基Aga2由69个氨基酸组成，两者通过二硫键相连。与alpha-凝聚素相似，其核心亚基Aga1的C端与细胞壁葡聚糖共价结合。而目的蛋白通过与结合亚基Aga2蛋白亚基的C端融合，实现目的蛋白的细胞表面展示。

 糖基磷脂酰肌醇锚定系统

目前已发现至少14种酿酒酵母的絮凝素基因家族。酵母絮状作用基因（Flo1）是迄今为止研究的最为详尽的1个，酵母展示系统也正是基于此基因进行操作。Flo1为显性位于染色体I，编码1537个氨基酸，是富含丝氨酸和苏氨酸的植物凝聚素样蛋白。从N端到C端，Flo1蛋白一次由分泌信号区、4段重复序列区（45个氨基酸的18次重复、20个氨基酸的2次重复、9个氨基酸的3次重复）和GPI锚定附着信号区组成。由于高度N-和O糖基化而形成跨细胞壁的杆状结构。

絮凝素结构域锚定系统

Flo1蛋白N端絮凝功能区系统由分泌信号区、Flo1蛋白絮凝功能及目的蛋白插入位点组成。目的蛋白的N端和Flo1蛋白的絮凝功能区融合，融合蛋白通过絮凝功能区与细胞壁的甘露聚糖非共价作用而诱导细胞粘附。

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