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1. EINLEITUNG 29

1.2 Expressionssysteme

1.2.1 Allgemeines

Seit Mitte der achtziger Jahre wurde das Verständnis der Genexpression ständig erweitert.

Schlüssel-Parameter war vor allem die Konstruktion einer großen Anzahl verschiedener

Vektoren, die in den verschiedenen Expressionsorganismen eingesetzt werden können. Trotz-

dem konnte bisher noch kein Universalexpressionssystem gefunden werden. Die Entschei-

dung, welches Expressionssystem für welches Problem geeignet ist, verlangt eine genaue

Abwägung der Rahmenbedingungen, wie z. B. erwartete Ausbeute an Protein, Verwendungs-

zweck des Proteins, zur Verfügung stehende Zeit - sowohl für die anfallenden Klonierungs-

schritte als auch bei der folgenden Kultivierung - sowie den Bedarf an posttranslationalen

Modifikationen. Auch wenn in der Regel Standard-Prozeduren zur Kultivierung der

gängigsten Expressionssysteme veröffentlicht sind, verlangt die optimale Expression ver-

schiedener Proteine häufig eine Modifikation der Kultivierungsbedingungen. Tabelle 1.3 gibt

einen Überblick über die Charakteristika verschiedener Expressionssysteme .

Neben der heterologen Genexpression in Prokaryoten wie E. coli nimmt die Bedeutung der

eukaryotischen Expressionssysteme wie Hefen und Pilzen zur Herstellung von heterologen

Proteinen in großem Maßstab stark zu. Insbesondere die in vivo Faltung, proteolytische Auf-

arbeitung, die Möglichkeit der Sekretion, sowie die posttranslationalen Modifikationen

machen die Expression in Eukaryoten wie S. cerevisiae attraktiv. Die Anwendung der

Bäckerhefe wird jedoch häufig durch geringere Ausbeuten, bzw. die längere Kultivierungs-

dauer gegenüber Prokaryoten limitiert.

Dadurch gewinnen neben den klassischen eukaryotischen Expressionssystemen

(Saccharomyces cerevisiae und Schizosaccharomyces pombe) die "exotischeren" Hefen an

Bedeutung. Hier sind insbesondere die methylotrophen Hefen, wie Pichia pastoris,

Hansenula polymorpha oder auch Candida boidinii zu nennen. Diese vereinigen die o. g.

Vorteile eines "konventionellen" eukaryotischen Expressionssystems, erreichen aber häufig

Expressionsleistungen, die mit einem prokaryotischen Expressionssystem vergleichbar sind.

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