综述：噬菌体受体结合蛋白重组表达中的可溶性限制与结构 - 功能优化策略

《Microbial Cell Factories》：Folding constraints and engineering strategies for functional production of structurally complex phage receptor-binding proteins in Escherichia coli

　　

摘要

背景

噬菌体受体结合蛋白（RBPs）能够高度特异性地识别细菌宿主，并被开发为生物识别分子和抗菌应用中的靶向成分。然而，在大肠杆菌中的重组生产常常受到可溶性差以及天然构象和功能保持不确定性的限制。在这里重点讨论的结构复杂的RBPs中，许多已发现的尾纤维、尾刺以及与RBP相关的解聚酶会形成寡聚体，通常是三聚体，且富含β结构，这可能会导致蛋白质特有的折叠和组装限制。

结果

本综述批判性地评估了四个可能的限制因素：构象不稳定性、与多结构域和富含β结构相关的复杂结构、易聚集表面的短暂暴露，以及蛋白质合成与有效折叠或组装之间的不平衡。我们评估了结构域和构建体的工程改造、融合伴侣的使用、同类伴侣蛋白的共表达以及诱导动力学的调节。所提出的框架基于模型RBPs的实验证据和特定构建体的研究结果，同时也借鉴了其他噬菌体结构蛋白的研究成果以及蛋白质折叠的一般原理。仅提高可溶性并不能确保蛋白质形成天然寡聚体、保持结构完整性、稳定性或受体结合活性。因此，这个提出的结构-折叠-功能框架更倾向于生成假设，而不是一个经过普遍验证的机制或预测算法。

结论

根据现有证据，我们认为某些结构复杂的RBPs在重组生产过程中可溶性差反映了蛋白质特定折叠和组装过程中的相互作用限制，而不是单一的普遍缺陷。优化工作在很大程度上仍然是基于经验的，因为目前还没有一个经过前瞻性验证的框架能够将序列和结构特征与合适的表达配置联系起来。整合标准化筛选、定量折叠和组装测量以及基于结构的预测方法，可以在确保可溶性通过天然组装、稳定性、受体结合或其他预定义的应用相关性功能得到验证的情况下，支持基于机制的策略选择。总体而言，本综述评估了实验证据支持的因素以及可能导致RBP在重组表达过程中不溶性的原因，并总结了提高其可溶性和功能性的潜在策略。