α1-抗胰蛋白酶 这也是一个利用BLG基因构建的重组蛋白。将BLG5'末端4.0kb序列与人的α1-抗胰蛋白酶(α1AT)基因的6.5kb片段(去掉第一个内含子)融合,再连接羊的BLG启动子,以pPOLYⅢ-Ⅰ为载体,转入羊的胚胎细胞,可在转基因羊分泌的乳液中得到含量高达60.0mg/ml的重组蛋白α1AT[5]。转基因在两年前进入了临床验证。
因子Ⅸ Schnieke等[6]将羊的BLG基因5'末端和人的因子Ⅸ cDNA 与含有BLG复制单元和3'末端的片段融合,将构建的杂合基因转入羊的胚胎细胞,从分泌的乳汁中得到125μg/ml的重组蛋白。黄淑帧教授等[7]构建了一个含有小鼠MAR元件、牛β-酪蛋白基因调控序列和hFⅨ微基因的hFⅨ乳腺组织特异性表达载体pMCⅨm,其中hF Ⅸ微基因包括全长hF Ⅸ cDNA ,800bp经过改造的内含子1序列和hFⅨ蛋白的信号肽序列。将线形化的表达载体pMC Ⅸm导入羊的受精卵。转基因羊分泌的乳汁中hFⅨ蛋白的含量约为95ng/ml。在另一实验中,Yull等[8]将BLG5'末端序列,fⅨ编码序列和缺失隐性3'端连接点的f Ⅸ3'末端不翻译区域的一个小片段融合,构成杂合基因,去掉SphI和SmaI位点,克隆入移去了pBJ41的SphI/EcoRV。转入小鼠胚胎细胞,得到的重组蛋白产量达0.06mg/ml。经过进一步研究,发现是转基因动物乳腺中对DNA的错误剪切使分泌量降低,从而增高重组蛋白产率。在乳腺组织中表达有完全活性的因子Ⅸ是比较成功的,尤其是乳腺组织对因子Ⅸ N端附近的一段含12个葡萄糖残基的序列进行γ-羧化以保持其活性,而在以前的天然蛋白中没有发现γ-羧化作用。
因子Ⅷ 人FⅧcDNA长约7.2kb,是目前为止表达的最长cDNA。将它插入小鼠的乳清酸性蛋白(WAP)基因中启动子(2.5kb)的下游,使之在乳腺中靶向分泌FⅧ重组蛋白。在WAP/FⅧcDNA构建的转基因小鼠中rFⅧ表达最低,而在转基因猪中可达1.0~2.7μg/ml[9]。
单克降抗体 Castilla等[10]将编码了重组单克降抗体(rMab)6A.C3的免疫球蛋白基因cDNA插入小鼠WAP dNA基因组的第一个外显子,使rMab 6A.C3的表达可以由WAP基因调控序列来控制,将构建的杂合基因注入小鼠胚胎细胞原核,使小鼠乳腺分泌有活性的单克降抗体,这种转基因表达产物将广泛应用于预防新生儿肠道感染。
C蛋白 同样在WAP基因的第一个外显子位点,Drews等[11]将人C蛋白cDNA插入,转入小鼠胚胎细胞,可得到产量达1.6mg/ml的重组蛋白。而将上述杂合基因转入猪的胚胎细胞,可使猪分泌出380μg/mlμg/ml·hr的外源蛋白,活性与人血浆中C蛋白的活性相同。由于C蛋白的抗凝活性依赖于轻链膜结合区域正确的γ-羧化,因此,转基因猪能分泌有活性的C蛋白表明猪的乳腺细胞可对C蛋白前体高速率地进行γ-羧化,以使成熟C蛋白有完整的活性。
膀胱生物反应器
膀胱反应器有着和乳腺反应器一样的优点:收集产物蛋白比较容易,不必对动物造成伤害。此外,该系统可从动物一出生就收集产物,不论动物的性别和是否正处于生殖期。膀胱生物反应器最显著的优势在于从尿中提取蛋白质比在乳汁中提取简便、高效。
膀胱生物反应器多用Uroplakin启动子启动人生长激素(hGH)的表达,产生 hGH特异性的高丰度RNA,这些RNA与蛋白分泌量高度相关。Uroplakin基因在多种哺乳动物体内有很高的保守性,如鼠、兔、牛、羊和人等。
生长激素 Kerr等[12]将pUPII-LacI用质粒的Kpn i进行消化,用T4DNA多聚酶切去3'端,然后用BamHI消化,分离出3.6kb的5'端小鼠UPII基因片段,此片段含有膀胱反应器特异性表达所需的大部分序列。将此片段与位于无启动子的pOGH质粒纯化SaI和BamHI位点间的hGH结构基因的5'端连接,得到pUPII-hGH质粒,能表达该质粒的组织分布有限。将得到的pUPII- hGH质粒用HindIII和EcoRI消化,得出一段5.7kb的UPII-hGH融合基因可用于显微注射,在膀胱上皮细胞中合成hGH,收集转基因动物尿液,从中提取重组蛋白。但在这一途径中转基因动物会因hGH的作用逐渐肥胖,并导致雌性动物不育症。乳腺生物反应器也能表达hGH。用同源重组方法将hGH基因导入210kb的人α-乳球蛋白位置依赖性YAC载体,将重组的YAC dNA显微注入大鼠胚胎,转基因大鼠的乳汁中含有高水平的hGH,含量可达0.25~8.9mg/ml[13]。
翻译与修饰
转基因动物分泌的蛋白,特别是糖链成分的结构与人体蛋白有差异。因此研究分泌蛋白的修饰就显得很重要。在乳腺生物反应器中,蛋白质翻译前修饰的主要方式是在多个位点对乳腺中的蛋白前体进行信号肽剪切和对糖链进行修饰。例如,从山羊乳液中得到的长效组织型纤溶酶原激活剂与人体内和相比较,含有少量的异种(外源)低聚糖,同时,唾液酸、N-乙酰葡萄糖胺和半乳糖含量明显减少,关且出现缺少蛋白质C127的N-乙酰半乳糖胺。此外,从猪乳液中得到的C蛋白中是没有的;从羊乳液中得到的重组α1-抗胰蛋白酶多聚肽也反映了唾液酸酸化程度的差异;在山羊乳腺中观察到了重组抗凝血酶Ⅲ上低聚甘露糖与特异天冬酰胺的位点特异性聚合等等。研究小鼠乳液中的重组γ-干扰素可对翻译前修饰有更好的理解,γ-干扰素有大量的位点特异性变化,在N端连接位点进行复杂的唾液酸酸化和连接核心岩藻多聚糖,其次是低聚甘露糖。与从小鼠细胞中取得的蛋白质相比,分泌的重组蛋白没有GalNAc、NeuGC和Gal∞l 、3Gal-βl、 4GlcNAc残基。这些蛋白特异性的糖基化类型可与细胞上的受体结合并清除病人体内的重组蛋白,因此可能会影响疗效,最终的结果尚有待验证。
同源组织表达蛋白质的优点是可对表达产物进行调控并校正珠蛋白链的翻译过程,避免无效的翻译前修饰,使产物蛋白尽可能与人体天然蛋白


