[发明专利]信号肽相关序列及其在蛋白质合成中的应用

说明书

本发明提供了信号肽相关序列及其在蛋白质合成中的应用，具体地，本发明提供了具有提高蛋白表达效果的信号肽及其编码序列，将信号肽编码序列与外源蛋白的编码序列可操作的相连形成的核酸构建物，可显著提高外源蛋白合成的效率，并简化目标外源蛋白的表达与纯化过程。同时，本发明提供与其相应的载体或载体组合、基因工程细胞、试剂盒，从而能够应用于蛋白质合成中。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体地，涉及信号肽相关序列及其在蛋白质合成中的应用。

背景技术

蛋白质是细胞中的重要分子，几乎参与了细胞所有功能的执行。蛋白的序列和结构不同，决定了其功能的不同(1,2)。在细胞内，蛋白可以作为酶类催化各种生化反应，可以作为信号分子协调生物体的各种活动，可以支持生物形态，储存能量，运输分子，并使生物体运动(2)。在生物医学领域，蛋白质抗体作为靶向药物，是治疗癌症等疾病的重要手段(2)。

信号肽是位于蛋白质N端携带蛋白质分泌信息的短肽，它们广泛分布于所有原核生物和真核生物中(3,4)。对于信号肽的研究，着重表现在很多科学和工业领域，包括重组蛋白质的生产，疾病诊断，免疫和很多生物学实验技术(4,5)。很多研究表明信号肽在重组蛋白质生产中有非常重要的作用(6,7)。但是，信号肽在蛋白表达以及跨膜结构形成方面的某些功能仍然很模糊(4,8,9)。

除了人们对于细胞内蛋白质合成的了解之外，蛋白质合成也可以在细胞外进行。蛋白质体外合成系统一般是指在细菌、真菌、植物细胞或动物细胞的裂解体系中，加入mRNA或者DNA模板、RNA聚合酶及氨基酸和ATP等组分，完成外源蛋白的快速高效翻译(10,11)。目前，经常实验的商业化体外蛋白表达系统包括大肠杆菌系统(E.coli extract，ECE)、兔网织红细胞(Rabbit reticulocyte lysate，RRL)、麦胚(Wheat germ extract,WGE)、昆虫(Insect cell extract,ICE)和人源系统(11,12)。与传统的体内重组表达系统相比,蛋白质的体外无细胞合成系统具有多种优点,如可表达对细胞有毒害作用或含有非天然氨基酸(如D-氨基酸)的特殊蛋白质,能够直接以PCR产物作为模板同时平行合成多种蛋白质,开展高通量药物筛选和蛋白质组学的研究(10-12)。

研究表明部分信号肽序列对蛋白表达有一定的促进作用，而在体外合成所使用的DNA模板通常不具有信号肽相关序列(13)。因此在体外蛋白质合成体系中一般采用在目标蛋白的N端插入长度在30个氨基酸以下的短多肽序列来提升目标蛋白质翻译效率，但有些短肽的插入会显著影响目标蛋白的结构与功能(4,14)。

因此，本领域迫切需要提供一种能够应用于体外蛋白质表达系统中，可以显著提高目标蛋白产量，降低蛋白表达的成本，并且提高蛋白质翻译效率的信号肽相关序列。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够应用于体外蛋白质表达系统中，可以显著提高目标蛋白产量，降低蛋白表达的成本，并且提高蛋白质翻译效率的信号肽相关序列。

本发明第一方面，提供一种核酸构建物，该核酸构建物包含编码信号肽的第一核苷酸序列，其与编码外源蛋白的第二核苷酸序列可操作地连接，第一核苷酸序列的3′端在第二核苷酸序列的上游，且第一核苷酸序列选自下组：

(a)编码以下任一信号肽的核苷酸序列：氨基酸序列为SEQ ID NO：14-24的信号肽；

(b)SEQ ID NO：1-13所示的任一核苷酸序列。

在另一优选例中，所述核酸构建物具有从5'至3'的式I结构：

Z1-Z2-Z3 (I)

式中，

Z1-Z3分别为用于构成所述构建物的元件；

各“-”独立地为键或核苷酸连接序列；

Z1为信号肽的编码序列；