融合蛋白有兩種不同的含義，一種是通過DNA重組技術(shù)得到的兩個基因重組后的表達(dá)產(chǎn)物。另一種含義就是介導(dǎo)兩個細(xì)胞質(zhì)膜融合的一組蛋白，如在仙臺病毒脂雙層外側(cè)小葉中含有的兩種糖蛋白之一，介導(dǎo)病毒被膜與宿主細(xì)胞質(zhì)膜的融合作用。另一種糖蛋白是血細(xì)胞凝集素神經(jīng)酰胺酶。兩個不同的蛋白質(zhì)連成一個大分子。

簡介

在基因操作中，對一些分子數(shù)小的多肽基因常采用融合的方法與某一基因（如lac）相連，二者之間接上某一酶（如凝血酶）的切口，以增加在體內(nèi)表達(dá)后產(chǎn)物的穩(wěn)定性，也有的故意使兩個分子串連融合以提高療效，如IL-3與GM-CSF。也有與分泌性蛋白的信號肽基因組成融合基因，以使表達(dá)產(chǎn)物分泌到膜外或胞外。

融合蛋白技術(shù)概況：融合蛋白技術(shù)是為獲得大量標(biāo)準(zhǔn)融合蛋白而進(jìn)行的有目的性的基因融合和蛋白表達(dá)方法。利用融合蛋白技術(shù)，可構(gòu)建和表達(dá)具有多種功能的新型目的蛋白。

技術(shù)特點(diǎn)

融合基因可在原核細(xì)胞 - 如大腸桿菌也可在真核細(xì)胞中進(jìn)行表達(dá)。

原核表達(dá)系統(tǒng)的特點(diǎn)是時程短，費(fèi)用低，是科研中的主要工具。其缺點(diǎn)是真核蛋白表達(dá)沒有得到確切修飾；大量蛋白常常沉淀成不溶性包涵體聚合物，需要復(fù)雜的變性和復(fù)性過程；大量蛋白的分泌較困難。真核表達(dá)系統(tǒng)的特點(diǎn)是蛋白翻譯后加工機(jī)會多，甚至可被改造成人源型；真核細(xì)胞易被轉(zhuǎn)染，具有遺傳穩(wěn)定性和可重復(fù)性；產(chǎn)物可被分泌，提純簡單，成本低。

技術(shù)內(nèi)容

構(gòu)建融合蛋白的基本原則是，將第一個蛋白的終止密碼子刪除，再接上帶有終止密碼子的第二個蛋白基因，以實(shí)現(xiàn)兩個基因的共同表達(dá)。具體步驟有：

1.進(jìn)行目的基因的克?。焊鶕?jù)基因序列互補(bǔ)原則，設(shè)計(jì)合適的引物序列，以cDNA為模板，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增不同的目的DNA片段。

2.在載體中進(jìn)行重組：通過限制內(nèi)切酶將兩個DNA片段進(jìn)行酶切并回收，然后通過連接酶將兩個具有相同末端酶切位點(diǎn)的基因片段進(jìn)行體外連接，并克隆到高表達(dá)質(zhì)粒載體中，構(gòu)建重組質(zhì)粒。

3.將重組表達(dá)載體轉(zhuǎn)染宿主細(xì)胞并利用選擇標(biāo)志進(jìn)行篩選及測序。

4.融合基因的誘導(dǎo)表達(dá)及表達(dá)蛋白的純化。

技術(shù)關(guān)鍵

在構(gòu)建融合蛋白中，一個關(guān)鍵的問題是兩蛋白間的接頭序列 - Linker，即連接肽。它的長度對蛋白質(zhì)的折疊和穩(wěn)定性非常重要。如果接頭序列太短，可能影響兩蛋白高級結(jié)構(gòu)的折疊，從而相互干擾；如果接頭序列太長，又涉及免疫原性的問題，因?yàn)榻宇^序列本身就是新的抗原。

一般來說，3-5個氨基酸的Linker可滿足大部分融合蛋白的正確折疊的要求。有人嘗試在融合蛋白間加入一段有疏水性和一定伸展性的較長肽鏈，如 - Gly4Ser1，目的是將兩者分開，以緩解相互干擾作用，并獲得了滿意的結(jié)果。但具體涉及到每種蛋白時，需具體分析。當(dāng)我們構(gòu)建融合蛋白時，應(yīng)多選擇幾種融合方式，從中優(yōu)化出理想的連接方式。另外，大量研究表明連接肽的柔性和疏水性對不擾亂蛋白質(zhì)的功能結(jié)構(gòu)域是十分重要的。

遺憾的是，目前對于連接肽序列的設(shè)計(jì)還沒有可靠的選擇標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在，大多數(shù)連接肽序列的設(shè)計(jì)和選擇仍主要依賴于直覺。盡管依賴于蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)來預(yù)測其二級結(jié)構(gòu)已經(jīng)產(chǎn)生了重大的進(jìn)步，但是我們對于序列和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系的了解還是很有限的。

應(yīng)用

DNA疫苗目前，疫苗已經(jīng)經(jīng)歷了三代：第一代疫苗是用減毒或殺死的病原體來激活機(jī)體免疫系統(tǒng)；第二代疫苗是用生物技術(shù)和重組DNA技術(shù)研制的組分疫苗注射機(jī)體誘導(dǎo)免疫應(yīng)答；第三代疫苗是直接注射基因重組的抗原基因來激活人體免疫系統(tǒng)，即DNA疫苗。

DNA疫苗與傳統(tǒng)疫苗相比有著明顯的優(yōu)勢，如易于生產(chǎn)，穩(wěn)定性強(qiáng)，成本低廉等，并可同時誘導(dǎo)體液與細(xì)胞免疫應(yīng)答。

目前利用基因工程成功制成的多價重組抗體融合蛋白CYF196 - 國內(nèi)尚未上市就是一種DNA疫苗，它能有效防治下呼吸道感染和哮喘。因?yàn)镃YF196對病毒的主要受體-位于呼吸道上皮中的細(xì)胞間黏附分子有高度親和力，對鼻病毒感染有較強(qiáng)的防御功能。

雙功能酶（多功能酶）以往研究發(fā)現(xiàn)，在利用基因融合所構(gòu)建的大的酶分子中，如果用以構(gòu)成融合蛋白的各個酶分子的整個編碼序列均保留于新的酶分子中，則融合蛋白一般均保留所構(gòu)成的酶分子各自的酶活性。

并且發(fā)現(xiàn)在這些新構(gòu)建的融合蛋白中，蛋白的正確折疊以及各個酶的活性部位均未受到影響，與單個酶相比，融合蛋白的酶的比活力為50%-100%，對于催化連續(xù)反應(yīng)的兩種或幾種酶，利用基因融合的方法構(gòu)成的融合蛋白可產(chǎn)生“鄰近效應(yīng)”。

目前研究發(fā)現(xiàn)，β-半乳糖苷酶-半乳糖脫氫酶融合蛋白在一定條件下，其偶聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生NADH的速度是同時加入這兩種酶的反應(yīng)速度的兩倍以上。同時過渡態(tài)時間縮短近四倍。

定向藥物定向藥物一般由兩部分組成：一部分是藥物；另一部分是可以與病灶特異性結(jié)合的配基。通過融合蛋白技術(shù)將這兩部分融合在一起，即可構(gòu)成一個具有獨(dú)特構(gòu)象與功能的蛋白質(zhì)。

常見

免疫球蛋白（Ig）融合蛋白

免疫球蛋白融合蛋白是指在基因水平將目的基因同Ig部分片段基因相連，并在真核或原核細(xì)胞中表達(dá)出的具有上述兩部分結(jié)構(gòu)域的重組蛋白。據(jù)目的蛋白與Ig不同片斷相連，可將其分為二大類：一類為Fab - Fv融合蛋白；另一類為Fc融合蛋白。

甲狀旁腺激素（PTH）融合蛋白

甲狀旁腺激素是由甲狀旁腺主細(xì)胞合成和分泌的一種單鏈多肽激素，成熟PTH含84個氨基酸殘基，分子量約為9500，是人體內(nèi)調(diào)節(jié)鈣磷代謝及骨轉(zhuǎn)換的最為重要的激素之一。它主要通過作用于靶細(xì)胞膜上腺苷酸環(huán)化酶系統(tǒng)，增加胞漿內(nèi)cAMP及焦磷酸鹽 - PPi的水平來發(fā)揮作用。

細(xì)胞因子重組融合蛋白

細(xì)胞因子重組融合蛋白是一類利用基因工程的方法將編碼細(xì)胞因子和其他有特定功能的蛋白分子基因序列連接并表達(dá)相應(yīng)蛋白質(zhì)融合產(chǎn)物。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為將細(xì)胞因子功能活性域與其他分子的活性域融合，各組分可發(fā)揮協(xié)同作用，使融合蛋白的生物學(xué)活性較各單體大大增強(qiáng)。

相關(guān)研究

人醫(yī)臨床上常用人血清白蛋白與干擾素的融合蛋白方式來延長干擾素半衰期，而動物臨床上卻沒有這種融合蛋白長效干擾素開發(fā)應(yīng)用的報道。