姿勢 | 一文讀懂多基因表達系統 MultiBac 及其應用 

作者：毛博 

*，細胞中大多數蛋白質(zhì)以亞基的形式與其他蛋白質(zhì)裝配成蛋白質(zhì)復合體而發(fā)揮其生

理功能。大分子蛋白復合物的結構和功能在后基因組時(shí)代已經(jīng)成為研究的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)。然而，

生產(chǎn)出足夠數量和高質(zhì)量的蛋白復合物是研究它們的結構和功能的前提。這同時(shí)也是一項非

常困難和Ji具挑戰性的任務(wù)。為了克服這一難題，科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出來(lái)一種強大的多基因重組 表達技術(shù)——MultiBac。CELL 里的一篇綜述就詳細解釋和闡述了這一Zui新的技術(shù)。 

什么是 MultiBac 技術(shù)？ 

MultiBac 技術(shù)是一種利用基因工程技術(shù)來(lái)實(shí)現多個(gè)蛋白亞基在同一宿主細胞內共表達, 并裝 配成復合體，從而大量獲得多蛋白復合物的有效手段。因為 MultiBac 多基因表達系統能夠在 短時(shí)間內大量生產(chǎn)出蛋白復合物，所以正在基礎和臨床研究中得到越來(lái)越廣泛的應用。 

研究人員已經(jīng)利用該系統在酵母，哺乳動(dòng)物細胞，和昆蟲(chóng)細胞成功地進(jìn)行了重組生產(chǎn)真核蛋

白，特別是 MultiBac 系統中的桿狀病毒表達系統生產(chǎn)出了真核蛋白復合物與許多蛋白質(zhì)亞 基復合物。它由一組合成 DNA 質(zhì)粒的序列，以及一組協(xié)議，引導從基因序列插入質(zhì)粒的每 一個(gè)步驟，以便在培養的昆蟲(chóng)細胞內生產(chǎn)蛋白復合物。合成的 DNA 重組質(zhì)粒分子（<3 KB）

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被稱(chēng)為“受體”。受體和供體結合，可以非常容易地裝入一個(gè)或幾個(gè)基因，并重組成多基因結 構。供體和受體含有標記，實(shí)現了靈活，高效的多基因結構，從而進(jìn)一步形成質(zhì)粒二聚體， 三聚體和四聚體。這種多基因表達的方式被稱(chēng)為“串聯(lián)重組工程”。如下圖所示，基因 1、基 因 2、基因 3、基因 4……被串聯(lián)了起來(lái)。這也暗合我國傳統道家思想的“一生二，二生三，三 生萬(wàn)物”的理念。 

MultiBac 系統用于蛋白質(zhì)結構研究 

利用 MultiBac 系統還可以研究蛋白質(zhì)復合物的結構。這個(gè)想法Zui初是由 X 射線(xiàn)晶體學(xué)家設 計出來(lái)的，并且廣泛地用于結構生物學(xué)的研究中。上文提到的基因的“串聯(lián)重組工程”有助于 在短時(shí)間內獲得大量的高質(zhì)量的樣品，從而為結構生物學(xué)研究提供了大量的素材。例如， APC/C 13 個(gè)亞基的蛋白復合物的生產(chǎn)，基因通過(guò)“串聯(lián)重組工程”編碼組裝完整的 APC / C 然 后插入兩個(gè) MultiBac 桿狀病毒，編碼 8 個(gè)亞單位，然后共轉染昆蟲(chóng)細胞，從而生產(chǎn)出 APC/C 13 亞基蛋白復合物。這是一個(gè)通過(guò) MultiBac 系統大量生產(chǎn)蛋白復合物的典型的成功案例。 如下圖所示，MultiBac 系統除了能夠生產(chǎn) APC/C 之外，還能夠生產(chǎn) LKB1-STRADα-MO25α、 PKCβⅡ、Rad9-Rad1-Hus1、Mot1（NTD）-TBP、ISW1a（ΔATPase）、 TPR5、SC8 等一系列蛋白 復合物。 

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還可以減肥的 MultiBac 系統 

目前，基因療法是治療肥胖癥的一個(gè)重要的方向。研究發(fā)現，通過(guò)靶向遞送一種或幾種野生

型基因，替換掉導致肥胖的致病基因，從而使這一種或幾種野生型基因編碼產(chǎn)生治療性蛋白 質(zhì)，從而起到預防或治療肥胖的作用。MultiBac 系統作為基因的潛在的遞送載體，正在得到 越來(lái)越多的關(guān)注。因為它們能夠有效地遞送基因進(jìn)入哺乳動(dòng)物細胞，而對哺乳動(dòng)物細胞不具 有毒性。MultiBac 系統的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是易于插入到病毒基因組中，同時(shí)又不損害病毒體的完 整性，目前是Zui佳的有效的基因遞送的載體。Zui近的一項研究利用 MultiBac 系統進(jìn)行大鼠肥 胖癥模型的基因療法。研究人員首先將用高脂肪食物喂養大鼠，使其產(chǎn)生肥胖癥。然后將瘦 素的 cDNA 作為轉基因，通過(guò) MultiBac 系統導入 Sf9 細胞中，然后經(jīng)過(guò)純化得到了瘦素 rAAV 載體，注射入大鼠體內，使大鼠成功減肥。 

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綜上所述， MultiBac 技術(shù)可以用于大量生產(chǎn)重要的真核蛋白復合物，用于蛋白質(zhì)結構和功 能的分析。該技術(shù)已經(jīng)成功地生產(chǎn)出了以 APC/C 為例的蛋白復合物?？梢灶A計在不久的將 來(lái)， MultiBac 技術(shù)將被大量用于制藥工業(yè)中，以確定分子的表面結構，從而可以有針對性 的進(jìn)行藥物設計。 

參考文獻 

MultiBac: expanding the research toolbox for multiprotein complexes