帽位点 5'm7GpppNp
各个外显子
终止密码子
真核基因的一般结构
真核生物基因表达过程示意图
真核生物基因的结构特点
真核生物结构基因示意图
可见，真核生物基因的转录和翻译具有时间 和空间上的分隔。上述真核生物基因转录后 的剪切、拼接和转移等过程，都需要有调控 序列的调控，这种调控作用是原核生物所没 有的。
产物的水平远高于其它基因表达系统，表达的目的蛋
白量甚至能超过细菌总蛋白量的80%。因此大肠杆菌
是目前应用最广泛的蛋白质表达系统。
真核基因在大肠杆菌中表达体系的不足：
1. 真核基因，在结构上同原核基因之间存在着很大的差别。 2. 真核基因的转录信号同原核的不同。 细菌的RNA聚合酶不能识别真核的启动子；外源基因可能含 有具大肠杆菌转录终止信号功能的核苷酸序列。 3. 真核基因mRNA的分子结构同细菌的有所差异，影响真核基 因mRNA稳定性。 4. 许多真核基因的蛋白质产物，都要经过转译后的加工修饰 （正确折叠和组装），而大多数的这类修饰作用在细菌细胞 中并不存在； 5. 细菌的蛋白酶，能够识别外来的真核基因所表达的蛋白质分 子，并把它们降解掉。
统，需要构建不同的表达载体。克隆基因在不同的系
统中表达成功的把握性，取决于我们对这些系统中宿
主基因表达调控规律的认识程度。
人类对大肠杆菌经过长期的研究，对其特性和遗传背
景了解得最清楚，大肠杆菌培养操作简单、生长繁殖
快、价格低廉，人们用大肠杆菌用外源基因的表达工
具已有二十多年的经验积累，大肠杆菌表达外源基因
第十一章
克隆基因在真核生物中的表达
真核表达系统是指利用真核生物细胞作为外源基因 表达宿主的一类基因表达系统，常用的真核系统包 括酵母、丝状真菌、昆虫类、植物和哺乳动物细胞 等表达系统。 本章主要是关于酵母表达系统。
目前，E．Coli 等原核表达系统以其易于操作、遗传 背景清楚、发酵成本低和蛋白表达水平高等优点，依 然是生产重组蛋白的首选外源基因表达系统。
表达的蛋白质经常是不溶的，容易在细菌内聚集成包涵体
（inclusiion body）。
什么是包含体？
包涵体是指细菌表达的蛋白在细胞内凝集，形成无 活性的固体颗粒 。包涵体的组成与特性： 一般含有50%以上的重组蛋白，其余为核糖体元件、 RNA聚合酶、外膜蛋白OMPC等，还夹杂有环状或 缺口的质粒DNA，以及脂体、脂多糖等，大小为 0.5-1um，难溶与水，只 溶于变性剂如尿素(脲)、 盐酸 。
可见尽管原核生物（大肠杆菌）表达系统有众多的
优点，但并非每一种基因都能在其中有效表达，也
没有一种表达系统能对所有的基因进行表达。真核
基因表达调控复杂性的，远超出我们的了解，因此
发展多种真核表达系统在理论研究核实际应用都具
有非常重要的意义。
发展真核表达系统的必要性及其优势
1. 具转录后加工系统
2. 具翻译后修饰系统
3. 可实现真正的分泌表达
4. 真核生物的基因工程 5. 基因治疗
自从1979年开始，科学家为了克服大肠杆菌表达系统
表达真核基因的缺点，开始利用酵母来作为表达系统。
由于酿酒酵母与人的生活和生产密切相关，没有致病
性，具有和大肠杆菌一样容易的培养方式，又具有真
核生物翻译后的修饰功能，所以成为首选的表达宿主。
过RNA拼接反应而被去除的RNA序列，或基因中与
这种序列对应的DNA序列。
外显子（exon）：也称外元原初转录物通过RNA拼
接反应后，而保留于成熟RNA中的序列，或基因中
与成熟RNA对应的DNA序列。
翻译起始 植物C/GAANNATGG 动物A/GNNATGG TATA盒 5'端 各内含子
加poly(A)信号 植物 G/AATAA1-3 动物 AATAAA
内含子镶嵌排列而成。
外显子(exon)：为蛋白质氨基酸编码的DNA序列。
内含子(intron)：插入到编码序列之间的非编码序列。
内含子功能：①含调控序列，参与基因表达。
②提供变异机会，与进化有关。
真核的mRNA 单顺反子，多内含子。寿命比原核mRNA的长。 内含子（intron）：也称内元，在原初转录物中，通
因使之在宿主细胞中大量表达而获得。
第一节
要使克隆基因在宿主细胞中表达，就要将它放入带有 基因表达所需要的各种元件的载体中，这种载体就称 为表达载体（expression vector）。克隆基因可以放在
不同的宿主细胞中表达，可以利用大肠杆菌、枯草杆
菌、酵母、丝状真菌、昆虫细胞、培养的哺乳类动物
细胞、以至整体动物作为表达宿主。对不同的表达系
大肠杆菌包含体的形成
原核生物中当表达目的蛋白量超过细菌体总蛋白量
10%时，就很容易形成包涵体。包涵体是无生物活性
的不溶性蛋白，要经过复性（renaturation），使其 重新散开、重新折叠成具有天然蛋白构象和良好生物 活性的蛋白质，常常是一件很困难的事情，也是蛋白 质产业化的瓶颈。也可以设计载体使大肠杆菌分泌表 达出可溶性目的蛋白，但表达量往往不高。
但是我们为什么要发展真核表达系统呢？
第一节 真核表达系统的发展
使克隆基因在细胞中表达对理论的研究以及实验的应 用都具有十分重要意义的。克隆的基因只有通过表达 才能探索和研究基因的功能以及基因表达调控的机理， 克隆基因表达出所编码的蛋白质可供作结构与功能的 研究。有些具有特定生物活性的蛋白质在医学上、以 至在工业上都是很有应用价值的，可以通过克隆其基
1981年首
先将人
的a-干扰 素基因 实现在 酵母中
成功表
达。
Recombinant Human Interferon
第二节 真核基因的表达与调控
真核基因的表达与调控是一个多水平（包括转录 前、转录、转录后、翻译、翻译后）的复杂调控过 程。
（一）真核生物基因的表达调控的特点 1. DNA量大，不存在操纵子结构 2. 真核细胞的编码基因大多是不连续的，由外显子和
真核基因放入原核细胞中表达产生蛋白质时的不足 没有真核转录后加工的功能，不能进行mRNA的剪接，所
以只能表达cDNA而不能表达真核的基因组基因。
没有真核翻译后加工的功能，表达产生的蛋白质，不能进
行糖基化、磷酸化等修饰，难以形成正确的二硫键配对和空间 构像折叠，因而产生的蛋白质常没有足够的生物学活性。