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研究背景人乳头瘤病毒(HPV)感染引起子宫颈癌等多种人类肿瘤。HPV基因型众多,且彼此间缺乏有效免疫交叉保护。国际上现有疫苗价格昂贵,目前在我国仍无疫苗可用。研究目的基于大肠杆菌和毕赤酵母表达系统,探讨不同策略对于优化HPV L1蛋白表达的影响,为研发针对多型别HPV的低价、广谱疫苗提供基础。研究方法在大肠杆菌中,采用非融合与不同融合蛋白形式,不同基因型HPV HPV16、18和58)L1序列,以及同一型但不同基因序列特征(包括哺乳动物细胞表达优化序列P16、野生型序列W16、及两个不同版本酵母表达优化序列M16和Y16)等策略,构建不同的重组表达质粒,并转化不同遗传背景宿主菌,在不同温度下进行诱导表达。在毕赤酵母中,采用不同序列特征的基因(即M16、Y16、W16和P16)、通过pPink-HC和pPink-LC质粒载体筛选高拷贝或低拷贝表达克隆、转化不同蛋白酶缺陷遗传背景宿主细胞、构建N端GST融合或C端截断形式基因,利用酿酒酵母α-因子信号肽引导分泌表达等多种策略,探讨提高HPV16 L1表达的有效方法。研究工作分析了不同基因序列mRNA的密码子特征、自由能以及GC含量,以SDS-PAGE及Western blot分析L1蛋白表达水平及可溶性,并以电镜观察病毒样颗粒(Virus-like particles, VLPs)的装配。研究结果在原核表达系统,经酵母偏爱密码子优化的HPV 16、18、58 L1蛋白在GST融合形式下获得了高效的相似水平的表达；HPV 16 L1非融合或硫氧还蛋白融合未见明显表达；在遗传背景不同的宿主菌DH5 α与BL21中表达水平无明显区别；37℃诱导的重组蛋白以包涵体形式存在,而20℃诱导下,部分蛋白以可溶性形式存在；不同序列特征的HPV 16 L1基因获得了类似的表达水平。在毕赤酵母表达系统中,与野生序列相比,密码子优化显著提高了HPV16 L1的表达水平；N端GST融合与α因子修饰以及C端截断基因形式未明显改变表达水平；值得注意的是,基于哺乳动物细胞密码子优化的基因序列P16,同样获得有效表达；此外,毕赤酵母密码子优化序列M16与Y16表达水平相当,但M16显示了较好的可溶性和VLPs装配能力,而Y16可溶性极差；序列分析表明Y16和M16有5个氨基酸的差异。研究结论在大肠杆菌中,融合蛋白及诱导表达温度显著影响L1蛋白表达与折叠,而密码子偏爱等基因序列特征无明显影响。在毕赤酵母中,密码子优化是改善异源基因表达的有效手段,但mRNA二级结构可能随之变化并发挥重要影响；宿主菌蛋白酶缺陷对HPV L1蛋白稳定性具有显著促进；少数氨基酸变异可造成L1蛋白显著不同的可溶性及VLPs装配效率。本研究为有效制备HPV L1 VLPs、研发多型别HPV疫苗提供了基础,同时也为异源基因的重组表达优化提供了有益借鉴。