四膜虫在生物技术领域有妙用

chemytwei

研究者目前鉴定出了一种可对铜进行诱导的抑制型启动子，目的是为了能将多毛的四膜虫作为一种异源蛋白表达系统成功应用于生物技术领域。

   虽然四膜虫作为一种模式生物系统目前并不广为人知，但对它的研究已经导致了很多根本性的发现，具体包括动力蛋白的鉴定与纯化、端粒结构与端粒酶的发现、获得诺贝尔奖的有关核酶的发现、组蛋白乙酰基化功能的阐释以及其它方面的研究进展。四膜虫，作为一种外面覆盖有类似头发的纤毛的单细胞生物，虽然并非是最为耀眼的真核生物，但它除了可作为功能强大的模式生物外，在真核生物蛋白的过度表达这一生物技术领域它也具有应用前景，而这些蛋白表达还无法在目前的大肠杆菌这类粗糙的模式系统中得以实现。

   美国康奈尔大学的Theodore Clark指出，四膜虫的最大优点在于它是一种非常容易培养的微生物，在结构和行为方面具有很多复杂特征。因此，它比哺乳动物的组织培养更容易实现；它也更为便宜。然而，就过度表达而言，它同时可以管理大肠杆菌所无法管理的蛋白。例如，真核生物膜蛋白在大肠杆菌中无法进行合理的迁移，但四膜虫却具有一个巨大的膜系统，这对于蛋白表达来说可能是一种优势。

   为了获得这一表达系统，研究者试图对四膜虫中活跃的诱导型启动子进行鉴定。Francesco Boldrin曾经是意大利帕多瓦大学Ester Piccinni的实验室的一名博士后，现在就职于康乃尔大学Clark的实验室。在近期发表于《真核细胞》上的一篇论文中，他和同事介绍了一种四膜虫金属硫因基因(MTT2)，通过添加铜可将该基因快速激活，也可以通过从生长介质中去除诱导剂的手段将激活状态关闭。为了确定这一基因的5'区域是否能驱动其它基因的表达，他们克隆了位于一个能编码NRK2激酶–GFP融合的基因的前面的潜在性启动子，然后将这一整体结构引入到四膜虫基因组的一个变异位点。在携带有这一结构的细胞中，研究者能够将其暴露于含铜的环境后两小时就可以观察到荧光现象。

   这项研究对于四膜虫系统来说非常重要，因为先前的研究者使用的是相关性MTT1启动子，而它对镉是敏感的。镉是一种毒性重金属，在蛋白纯化中必须被除去。在这些初步研究中，研究者发现MTT2的上游区域能够驱动一种异源基因的表达；这正如Boldrin所言：“一旦我们发现了什么是它的调控成分，这一启动子的功能就能够得以提高。”

   无论是在实验室还是在他们的名为Tetragenetics的公司，Clark及其同事都试图在一些在研项目中使用这一启动子，其中包括致力于SARS和禽流感这两种人类病原的潜在性疫苗抗原的表达研究。这一启动子的应用，也应该对有关四膜虫生物系统的基础生物学问题具有重要意义。这正如Clark所指出的那样，“现在人们对蛋白替代表达系统具有一种强烈的需求，我们认为四膜虫将会成为其中的优秀一员。”