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2A肽

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2A肽功能圖解:編碼2A肽的DNA片段插入兩個蛋白的編碼區中間後,可以使肽鏈在翻譯完成後發生自剪切,分成兩個獨立摺疊的蛋白

2A肽(英語:2A self-cleaving peptides)是一類长18-22个氨基酸殘基的片段,能誘導細胞內含有2A肽的重組蛋白自我剪切。这种肽都有一段序列模体,经常会在最后甘氨酸(G)和脯氨酸(P)连接处导致核糖体无法连接,从而造成“剪切”的效果。这种肽在很多科病毒中都有分布。

目前一共有4種常用的2A肽:T2A、P2A、E2A、F2A。它們都是以來源的病毒命名的。例如第一種發現的2A肽F2A源於手足口病毒,而手足口病毒的英文名稱「foot-and-mouth disease virus」首字母是「F」,因此這種2A肽得名F2A。2A本身源自微小核糖核酸病毒科的基因命名方式。

類型

生物研究用到的2A肽目前一共有4種: P2A、E2A、F2A、T2A。其中F2A源於手足口病毒(Foot-and-mouth disease virus)、E2A源於馬甲型鼻炎病毒(Equine rhinitis A virus)、P2A源於豬捷申病毒Porcine teschovirus)、T2A源於明脉扁刺蛾病毒(Thosea asigna virus)。

下表羅列了四種2A肽的序列。雖然對2A肽的功能而言不是必要條件,在2A肽序列的N端加上一個GSG(Gly-Ser-Gly,甘氨酸絲氨酸、甘氨酸)序列能提高2A肽誘導剪切的效率。

種類 序列
T2A (GSG) EGRGSLL TCGDVEENPGP
P2A (GSG) ATNFSLLKQAGDVEENPGP
E2A (GSG) QCTNYALLKLAGDVESNPGP
F2A (GSG) VKQTLNFDLLKLAGDVESNPGP

描述

2A肽誘導的剪切效率較高,部分情況下,剪切效率可以達到接近100%。現有證據支持轉譯時2A肽會誘使核糖體在合成至2A肽中斷裂處的穀氨酸時,提早將前半段已合成的肽鏈放出,從而以2A肽為界形成二段多肽,但目前尚不完全清楚這一過程具體的分子機制。

應用

基因工程中,2A肽可令一個開放讀框(ORF)轉譯出的肽鏈分爲數個獨立的肽鏈。如果需要令兩個蛋白分開表達(例如需要一個蛋白進入細胞核、另一個蛋白在細胞質中表達),又希望只在載體上構建一個開放讀框,可在它們的編碼區中插入一段2A肽序列。除此之外,如果兩個蛋白融合後,融合蛋白沒有功能,可以在兩個蛋白的編碼區中間插入一段編碼2A肽的序列,或將連結肽更換爲2A肽,使轉譯完成後兩個蛋白分開,獨立進行摺疊。這樣做有很大機會使兩個蛋白恢復功能。

IRES同樣可以從一個開放讀框翻譯出兩個肽鏈,但其特性略有不同:由IRES分隔的兩段肽鏈雖在同一個轉錄本上,但因它們各自獨立轉譯,合成的肽鏈不會包含IRES序列;另外在IRES上游的肽鏈表現效率高於位在下游的肽鏈。相對而言,2A肽本身的序列在剪切後仍然分別存在於上下游的二個產物肽鏈,在表現效率上,2A肽鏈上下游的肽鏈表現量相近。搭配使用2A肽與IRES或是使用多個2A肽均可以在一個開放讀框中表達多個重組蛋白。

不完全剪切

不同2A肽序列造成的“剪切”效率各有不同,其中P2A最高,F2A最低。以F2A连接的蛋白质有高达50%会形成融合蛋白,造成获得新功能等意想不到的结果。

參見

參考


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