包含体

细胞内的病毒晶体

包含体（inclusion body）在显微镜下可以识别的病毒合成和积贮的部位，常是细胞内的病毒晶体。包含体：它是致密的不溶性蛋白和RNA的凝聚体，包含大部分的表达蛋白。

详细介绍

某些病毒感染寄主后，在寄主细胞内形成的一种光学显微镜下可见的反应积聚物小体。许多昆虫病毒在寄主细胞内形成特征性的多角形包涵体，故称为多角体病毒。有些病毒包涵体还被给予了特殊名称，如天花病毒包涵体称为顾氏小体(Gua-rnieri’s bodies);狂犬病毒包涵体叫内氏小体(Negri’s body);烟草花叶病毒包涵体称为X-小体(X-body)。

包含体是细胞感染病毒后胞浆或核中出现的特殊结构。常用于病毒病的诊断。根据病毒种类，包含体表现大小不一，形态各异，单一或多个，嗜酸或嗜碱。它代表着病毒粒子的合成场所，故又称病毒工厂(virus factory)或病毒原质体(viroplasma)。在包含体内可以发现病毒的核酸和蛋白，也有聚集的病毒粒子。有时也混有细胞成分，如呼肠孤病毒包涵体中存在有丝分裂纺锤体丝，巨细胞病毒包涵体内有大量溶酶体。有时包含体并不含有病毒或其成分，这是细胞固定和染色的赝象引起的，此称A型包含体; 与此相反，含有病毒者称为B型包含体。

包含体的形成

是无定形的蛋白质的聚集，不被任何膜所包围。细胞破碎后，包涵体呈颗粒状，致密，低速离心就可以沉淀。包涵体难溶于水中，在变性剂溶液（如盐酸胍、脲）中才能溶解。在这些溶液中，溶解的蛋白质呈变性状态，即所有的氢键、疏水键全被破坏，疏水侧链完全暴露，但一级结构和共价键不被破坏。因此当除去变性剂时，一部分蛋白质可以自动折叠成具有活性的正确构型，这一折叠过程称为蛋白质的复性。

包含体主要由蛋白质构成，其中大多是基因表达产物。这些基因表达产物没有生物活性。为此，欲获得天然活性态的目标产物，必需分离包涵体后，溶解包含体并使其中的目标蛋白恢复应有的天然活性。所以，包含体的出现不仅增加了生化工程师生物分离设计的难度，也为生物化学家的蛋白质折叠（protein folding）机理研究提出了新的课题。

重组DNA技术为大规模生产目标蛋白质提供了崭新的途径，开辟了现代生物技术发展的新纪元。但是，人们在分离纯化基因工程表达产物时遇到了意想不到的困难，很多利用大肠杆菌为宿主细胞的外源基因表达产物（如尿激酶、人胰岛素、人生长激素、白细胞介素－6、人γ－干扰素等）不仅不能分泌到细胞外、而且在细胞内凝聚成没有生物活性的固体颗粒－包涵体（inclusion bodies IBs）。

特点介绍

包含体是新合成的肽链在折叠过程中部分折叠的中间体形成的，而不是由完全的解折叠形式的蛋白质形成的，这可能与体外复性时聚集体的形成有相似的机制，

应该考虑到在包含体中含有这些部分折叠的结构。但是，由于包含体的特性，很难利用物理的方法去探测包含体中蛋白质肽链的结构。 Zetlmeissl等人利用圆二色的方法，发现聚集体的肽链保持了部分的二级结构。利用Raman测定的方法也得出了相同的结论。利用ATR-FTIR发现包含体蛋白质的结构比天然的蛋白质和盐沉淀的蛋白质含有更多的非天然状态的折叠的结构。Murry等人利用免疫学的方法测定色氨酸合成酶的亚基，蛋白质复性以后，出现三种形式的蛋白质：一种是不溶的高分子量的聚集体，一种是可溶的复性完全的蛋白质，一种是可溶的低分子量的聚集体，最后一种聚集体同天然的蛋白质一样有免疫活性，可以与两种单克隆抗体结合，但是天然蛋白质的另外三种抗体不与它结合，说明了即使没有复性，聚集体仍保持了部分的近似天然的结构状态。

在大肠杆菌中，包含体可以在细胞的两个位置出现：细胞质和外周胞质。包含体在细胞内形成的位置和特点取决于蛋白质表达的方式。三种表达的内酰氨酶，一种是天然的内酰氨酶，一种是含有OmpA信号肽，一种完全切除了天然蛋白质的信号肤，当大量表达时，造成了聚集体的形成，前两者的聚集体在外周胞质，后者在细胞质内形成聚集。这些包涵体在大小和形状有相当清楚的差别，这些差别表现了聚集体的表面形态、组成和形成聚集体的多肽链构象上的不同。

大肠杆菌细胞质中的包涵体直径一般在0.2到1.5μm之间，不同的蛋白质具有不同的直径，如干扰素的大小是0.811μm，而牛凝乳酶原的大小是1.281μm。大的包含体可以利用光学显微镜看得到。在一些情况下，有些包涵体比较大，直径大于大肠杆菌的直径，使得大肠杆菌有一个突起。一般情况下，一个细胞仅有一个包涵体。包涵体从来不吸附在膜上，并且不同于真核细胞中的其它的细胞器。高精度的投射电子显微镜显示了多孔的结构。

所有的包含体密度较大，是微生物细胞中密度最大的结构，密度在1.1-1.3之间，不同蛋白质的包涵体的密度也不同，一些低分子量的包涵体结构是多孔的。

聚集体的构象还没有进行系统的研究，但是已经知道聚集在一起的作用力不是共价键，主要的是疏水相互作用力。大肠杆菌的细胞质中有大量的谷胱甘肽，抑制二硫键的形成。所以，当蛋白质在细胞质中表达时，由于形成不了二硫键而形成了聚集体。内酰氨酶的包涵体进行蔗糖梯度离心表明其中95%是蛋白质成分，说明很少有其他的蛋白质成分加入到聚集体中，利用免疫学的方法，也没有发现伴侣分子。体内聚集体的形成不仅产生包涵体，而且会带来淀粉质的疾病，对哺乳动物同样会造成疾病。

对体内或者体外蛋白质聚集体形成的研究，特别是了解氨基酸序列如何避免聚集体的形成，可以大大提高蛋白质在体外折叠的收率，并且有助于理解体内分子病形成的机制。

组成与特性

一般含有50%以上的重组蛋白，其余为核糖体元件、RNA聚合酶、外膜蛋白ompC、ompF和ompA等，环状或缺口的质粒DNA，以及脂体、脂多糖等，大小为0.5-1um，难溶与水，只溶于变性剂如尿素、盐酸胍等。

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