干扰素的功能和制备方法


生物学 教学 21 年( 5 第1   0 0 第3 卷) 期

?

6 - 5  

干扰 素 的功 能和 制 备方 法 
谭  云  ( 东 佛山 第 中 5 2 ) 广 省 市 一 学 2 0  80
摘 要 干扰素是受感染的宿主细胞产生 的一类具有 广泛生物学功能的糖蛋 白, 其制品广泛应用 于临床 。本文从 干扰 素的种类 、  

功能和翩备方法等方面作一简述。   关键词 干扰素 功能 制备方法 

人教版高中《 生物》 选修 3专题 1 基 因工程 的应  “ 用” 一节 中, 绍干扰素是动物或人体细胞受 到病毒 侵  介
扰后产生的一种糖蛋 白, 可利用基 因工程 的方 法在 大 

在, 因此干扰素 的作用范围非 常广泛 l 。 l    J
干扰素仅作用 于异 常细胞 , 对正 常细胞 的作 用很  小, 而且有较严格 的种属特异性 , 即一种生物产生 的干 

肠杆菌及酵母 菌中获得 。那么 , 大肠 杆菌为什 么能 用 

扰 素只作用于同种生物细胞 , 使其 获得保护力。   13 干扰 素的种 类  干扰素是 由多种细胞产生 的一  .  组 可溶性分泌型糖蛋 白。根据产 生细胞 、 受体 和活性 

于生产人 的干扰素呢?干扰素是什 么样 的物质?又是 
如何利用基因工程技术制备的呢?  
1 干扰素简介 

等因素将干扰 素分 为 I型 、 Ⅱ型两种 类 型 ; 生产 途  按
径, 将用人血细胞生产 的干扰素称为天然干扰素 , 用基 
因重组技术生产 的称为重组型干扰素。  

1 1 干扰素的发现 早在 2 世 纪 3 .   O O年代 , 人们 就知  道病毒之间存在干扰现象。15 97年英 国科学家 I as s c a   和 Lnem n idn an发现 当细胞感染 了一种病毒后 , 能产生 


种物质作用 于其 他细胞 , 使机 体对抗原上无 相关 性 

13 1 I . .  型干扰素 又称抗病毒干扰 素 , 主要参 与抗  病毒、 抗肿瘤 。分 为  型、 1 3型和 C 型等 亚型。人 的  a )
IN— IN—B和 IN一(基因位 于 9号染色体 , F  、F F o 无内 

的其他病毒产生抵抗 , 因而将这种 物质命名 为干扰 素 
(F ) I。 IN [l  

含子。IN—d主要 由白细胞产 生 , 16~12个 氨  F 由 6 7 后来研究发 现 , 干扰 素系统是动  基酸组成 , 无糖 基 , 子量约 为 1 .k IN—B可 由 分 8 2 D; F   几乎所有 的有核细胞产生 , 分子含 16个 氨基 酸 , 6 有糖  基, 相对分子质量为 2 k [ IN一 0 D u; F ∞主要 由白细胞 产  生 , 由 12 是 7 个氨基 酸组 成 的糖 蛋 白。三 种亚型 的受  体为同一种分子 , Ⅱ型的受体不同l 。 与    

12 干扰素的功能 .

物细胞普遍存在的一种 防御 系统 , 5亿 一l 年前  约 O亿 就存在 于细胞 中。正 常情况下 , 细胞并 不 自发产生 干  扰素 , 组织和血清 中也不含 干扰 素。这是 因为细胞 中 
存在 IN基 因抑 制物 , IN基 因结 合后使 其处 于抑  F 与 F

制状态 … 。能诱 导 IN的物质 称为诱 生剂 , F 主要 包括  病毒 、 细菌等病原微 生物 、 细菌脂 多糖 、 多核苷 酸、 有丝  分裂原等。当这些 诱生 剂作用 于 细胞 膜 后 , N基 因  I F 解除抑制 , 细胞开始合成干扰素 , 并分泌到细胞 外。  
干扰素具 有广泛 的抗病 毒、 抗肿瘤 和免疫 调节 作  用, 但并不是直接起作用 , 而是与细胞膜 上的特异性受 

132 1型干扰 素 又称免疫干扰 素 , . .  I 主要参 与诱导 
M CⅡ类抗原的表 达 , H 在增强 机体免疫调 节能力方 面  有明显效果 。只有一 种 IN一 基 因位 于 l F  , 2号染 色  体, 包括 3个内含子 和 4个外显 子。IN一 主要 由 T F    
细胞产生 , 成熟 分子是 由 13个氨基 酸组成的糖蛋 白, 4  

以二聚体或 四聚体形式存在 [,I 1 。 3  20 0 3年 又发现 一组 新型 干扰 素 IN— t 包 括 3 F q, s   种 亚型 IN一 r、 N一啦 和 IN一 , F ^ I lF F  3 具有 与 I型干  扰 素相似 的生物学 活性 以及 信号转 导通路 , 但受体 与 
I 型不 同。基 因位 于 l 9号染 色 体 , 5~6个 外 显  有

体结合 , 引发一系列特定的生化反应 , 诱导产生 特异性  蛋白质 和酶。这些 物质 能抑 制病 毒基 因 的复 制和 转  录, 降解病毒 m N 从 而抑 制病毒 的增 殖 ; 促使 肿  R A, 能
瘤细胞溶解 , 改变肿瘤细胞表面 的性质 , 并 使之容 易被  免疫细胞辨认 并消灭 ; 能增 强 B细胞 、 T细胞 活性 , 促  进吞噬细胞的吞 噬作 用 , 增强机体 免疫应答 能力 。干 

子lJ 目前临 床上 作 为 I型 干扰 素 的辅 助及 替 代 治  4,  
疗。  

扰素的受体分布广泛 , 几乎所有的有核细胞 表 面 都 存 
[] 3 陈建秀 , 麻智春 , 严海娟 , 20.跳虫在土壤生态系统 中的作  等. 07
用.生物多样性 ,5 2 :14—1 1 l( ) 5 6 

2 干扰素的生产 制备方法 

干扰素的生产方法 主要有两 种 : 生物来 源提取 法  和基 因重组技术法 , 前者是早 期干扰 素的生产方法。   2 1 生物 来源提取 法  天然 干扰素需要 培养人 外周  .   血 细胞 , 用病毒诱导 干扰索分 泌 , 然后将 培养物 离心 、   分离获得上清液 , 经过纯化 制得 。这种方 法得 到的  再
干扰素具有天然 的分子结构 和生 物活性 , 但是成本 太 

[ ] a i ,S i a t G om J ,c a 0 3 eao  6 n : 4 N r  d F p s i 。B o  L t 1 0 .H xpd o  ̄ s n n    .2  
mo o h lt  rp mp yei?S in e 9 n p yei o a h lt c c ce c ,2 9,1 8 —18   87 89

[ ] h sa s   A, e i e P 2 0 .Cl m o ( pi t l S o   5 C rt n nK B Un r . 0 3 o e bl Sr g i 。 nw ii e g  l a n as
Fes ,E cc pdao  sc ,Esve cec ( S ,2 5~ la) nyl e i f net l i S i e U A) 3   o   I s e r n
29 3 o 

高, 以大规模 生产。 难  

?

6 ? 6  

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加工和修饰过程 , 包括糖基化 、 磷酸化 、 酰胺化 , 以及经  蛋 白酶水解后转 变为 活性形式 , 产生 的外 源蛋 白质更 
接近人 的天然 蛋 白质 , 过分离 步骤 即可 获得重 组蛋  通 白质 , 从活性方面 比较 远胜于 酵母 表达 系统 -_ 5。缺点  5

2 2 基 因工程提 取 法  由于天然干扰 素在应用 中的  .

限制 ,0世纪 7 2 0年代起科学家开始探索干扰素的基因 
工程 生产 , 目前是 生 产 干扰 素 的 主 要方 法 ,F   、 IN—  

IN—B和 IN一 都有基 因工程产 品 L 。与血源 性  F F   5   J 干扰素相 比, 有无污 染、 具 安全性高 、 度高、 纯 生物活性  高、 成本低等 优点 , 而进 入 大规 模 的产 业化 生产 阶  从
段, 并广泛应用于临床 , 目前 已成 为当代 生物技术药 品 

是需要 昂贵 的培养基 , 复杂 的培养条 件 、 器 和设 备 , 仪   培养 周期 长 、 产量 低 、 易污染 、 物不 易 纯化 、 作繁  产 操 琐、 自动 化 水 平 低 , 而 难 以满 足 大 规 模 的 实 际应  因
用 [,]   5 。

中 , 临床及研究 中应 用最广 泛的细胞激 活素 。 在  
基 因工程药物 的生产过 程包括 : 鉴定 有药物 作用 

3 3 大肠 杆 茵表 达 系统  大肠杆 菌一直是应 用最 广  . 

的 目的蛋 白; 分离或合 成编码该 蛋白的 目的基 因; 连接 

泛, 也是最有效 的表达重组蛋 白的工 程菌 , 具有生 长迅 

合适 的载体 , 导人宿主细胞 ; 建高效 表达的工程菌或  构
细胞库 ; 用发酵罐或生物反应 器大量生产 目的蛋 白 ; 分 
离 纯 化 目的蛋 白 。  

速, 能在便宜的培养 基 中生长 、 于操作 、 易 表达 高效 而  稳定 等优点 , 时也是 目前 遗传 和生化 背景研 究得 最  同
清晰的生物之一 , 便于遗传学改造。  
研究发现虽然 天然 的干扰素 为糖 蛋 白 , 糖基 对  但 于干扰素 的结构 和生物 学功 能不是 必须 的 , 大肠杆 菌  生产 的 IN一 与天然 IN一 相 比, F   F   具有 完全 的抗病 

获得 目的基 因的方法 有多种 , I型干扰 素 的基  如 因无 内含子 , 可提 取人 基 因组 D A, D A为模 板 , N 以 N   P R扩增成熟肽的编码 序列 ; 内含子 的基因 , IN C 有 如 F 
一  



可用病毒诱 导人 细胞 , 用 R 采 T—P R( 转录一  C 反

聚合酶链式反应法 ) 先提 取 总 R A, 转录得 到 c - , N 反 D 
N 再 以其为模板 , A, 进行 聚合酶链 式反应 , 用引物扩  利 增 目的基 因_ ; 于 已知 序 列 的基 因, 4 对   还可 以人 工合  成, 但是在合成过程 中, 发生错 误的几 率会随着链 的延  长而增加 , 并且费用较高 。获得 目的基 因后 , 就可 以导  入合适 的工程菌或细胞表达 。   3 干扰素表达 系统  干扰素的表达 系统有原核生物表达 系统 和真核生  物表达系统 , 者 主要 是大 肠杆 菌 , 前 后者有 酵母 菌 、 哺 
乳动 物 细 胞 等 。  

毒能力 , 人体 内的生 物效 应 , 者相 比没有 显 著差  在 两 异  3。甚至 除去 了糖基的 IN—O活性更 高于糖基化  F 2 1 的 IN一∞ 。而大肠 杆菌缺 乏蛋 白质 修饰 的问题 也  F  J
有其他解 决途径 , 2 如 O世纪 7 0年代 后期 发展 起来 的  种聚乙二醇修饰 法 , 活化 的聚 乙二 醇与 蛋 白分 子  将 偶联 , 能代替天然蛋 白质的糖链作 用 , 例如使化 学稳定 


性增 加 , 抵抗蛋 白酶水解能力提高 , 免疫原性 和毒性降  低 , 内半衰期延长 , 清的清除 率降低 lJ这 些都使  体 血 _, 6   得大肠杆 菌表达 系统 的应用更加广泛 。   该表达 系统 产生 的外源蛋 白 , 以不溶于水 、 活  常 无
性 的包 涵体形式存在 , 必须进行蛋 白质 的复性 等工作 ,   以恢 复天然构象 和生 物活性 。但对 于 生物制 药来 说 ,  

3 1 酵母 茵表 达 系统 .  

酵母菌是 一种低等真核生物 ,  

既有操作简易 、 易于培养、 生长迅速、 成本低等优点 , 也  具有翻译后修饰过程 , 可完成糖基化 、 白磷酸化 等过  蛋 程 。目的蛋 白以天 然可溶 性形 式表达 , 分泌 到细胞  并
外, 具有很好 的生物活性 , 也避免 了原核表达 系统 中包 

包 涵体也有一些优点 , 如富集 目的蛋 白, 杂蛋 白含量较  低, 便于分离和纯 化 ; 抗蛋 白酶 的降解 ; 对宿 主菌毒 性  小 。因此 只要能够 成功 复性 , 表达 系统是 大量 生产  该
重组干扰素 的有效 的途径  j  。
主 要 参 考 文献   ’  

涵体溶解、 复性过程 中出现 的活性下降等 问题 。  
早期应用酿酒 酵母 , 由于存在一些缺 陷 , 目前主要  使用 巴斯德毕赤酵母 ( i i ps r ) Pc a at i 。这种酵母在 2  h   os 0
[] 1 王晓丽 , 王永明.0 8 干扰素研究进展. 物医学进展. 9 1 : 20. 动 2 (2) 
6 —6   0 3

世纪 8 0年代被 开发 出来 , 大约 已有 20多种外源蛋 白 0  

成功表 达。优点 是 自身 分 泌 的蛋 白较 少 , 易分 离 、 提 
纯 , 中一种 S 16 其 MD 18菌株 是 蛋 白酶缺 陷型 , 能避 免 

[] 2 左爱军 , 梁东春.0 6 重组 人 ∞一干扰 素的制 备及活性 分析.   20 . 中
国免疫学杂志. 0 2 )9 0 ̄ 4  1 (2 :4 9 3

[] 3李

岩, 邵念鹏. 0 1 一 扰素 的研 究 与临床应 用. 北省科  20 . 干   河
洋. 0 8 人  一干扰素在 B 20. HK一2 l中的表达及 生  明. 04 干扰素 研究及 应用进展 . 物技术 通讯. 20. 生  

目的蛋白被降解 lJ - 。缺点是 分泌物不 均一 , 6   发酵 周期 
长, 易污染 , 并且 长时 间发酵不 利 于 目的蛋 白的表达 ,   筛选产物的过程成本 太 高。此外 , 存在糖 基化 异位  还

学院学报. ( 8 :7 3 1 ) 14—1 8 7  [ ] 玉兰 , 4严 刘 [] 5 刘鸿丽 , 常

物学活性的研究. 细胞 与分子免疫学杂志.4 1 ) 9 0 93 2 (O :5 ~ 5  
1 ( ) 56~ 0   5 5 :0 5 8

现象 , 有时无 法正确 表达 目的蛋 白。而且 毕赤酵 母 的  分子生 物学 研 究基 础差 , 行 遗 传 学 改 造 的难 度 较  进

[] 6 张伍魁 , 范清林. 05 白蛋 白融合 a一 b干扰素 在毕赤 酵母 中 20 . 2  
的表达. 中国生物工程杂志.5 1 )4 4   2 ( 2 :5- 9

大[ 。     ,
3 2 哺 乳动物表 达 系统  哺乳 动物细胞具 有翻译 后  .


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