包含體

包含體（inclusion body） 在顯微鏡下可以識別的病毒合成和積貯的部位，常是細胞內的病毒晶體。包含體：它是緻密的不溶性蛋白和RNA的凝聚體，包含大部分的表達蛋白。

基本介紹

• 中文名：包含體
• 外文名：inclusion body
• 別稱：包涵體
• 屬性：緻密的不溶性蛋白和RNA的凝聚體
• 特點：包含大部分的表達蛋白
• 觀察工具：顯微鏡

詳細介紹

某些病毒感染寄主後，在寄主細胞內形成的一種光學顯微鏡下可見的反應積聚物小體。許多昆蟲病毒在寄主細胞內形成特徵性的多角形包涵體，故稱為多角體病毒。有些病毒包涵體還被給予了特殊名稱，如天花病毒包涵體稱為顧氏小體(Gua-rnieri’s bodies);狂犬病毒包涵體叫內氏小體(Negri’s body);菸草花葉病毒包涵體稱為X-小體(X-body)。

包含體是細胞感染病毒後胞漿或核中出現的特殊結構。常用於病毒病的診斷。根據病毒種類，包含體表現大小不一，形態各異，單一或多個，嗜酸或嗜鹼。它代表著病毒粒子的合成場所，故又稱病毒工廠(virus factory)或病毒原質體(viroplasma)。在包含體內可以發現病毒的核酸和蛋白，也有聚集的病毒粒子。有時也混有細胞成分，如呼腸孤病毒包涵體中存在有絲分裂紡錘體絲，巨細胞病毒包涵體內有大量溶酶體。有時包含體並不含有病毒或其成分，這是細胞固定和染色的贗象引起的，此稱A型包含體; 與此相反，含有病毒者稱為B型包含體。

包含體的形成

是無定形的蛋白質的聚集，不被任何膜所包圍。細胞破碎後，包涵體呈顆粒狀，緻密，低速離心就可以沉澱。包涵體難溶於水中，在變性劑溶液（如鹽酸胍、脲）中才能溶解。在這些溶液中，溶解的蛋白質呈變性狀態，即所有的氫鍵、疏水鍵全被破壞，疏水側鏈完全暴露，但一級結構和共價鍵不被破壞。因此當除去變性劑時，一部分蛋白質可以自動摺疊成具有活性的正確構型，這一摺疊過程稱為蛋白質的復性。

包含體主要由蛋白質構成，其中大多是基因表達產物。這些基因表達產物沒有生物活性。為此，欲獲得天然活性態的目標產物，必需分離包涵體後，溶解包含體並使其中的目標蛋白恢復應有的天然活性。所以，包含體的出現不僅增加了生化工程師生物分離設計的難度，也為生物化學家的蛋白質摺疊（protein folding）機理研究提出了新的課題。

重組DNA技術為大規模生產目標蛋白質提供了嶄新的途徑，開闢了現代生物技術發展的新紀元。但是，人們在分離純化基因工程表達產物時遇到了意想不到的困難，很多利用大腸桿菌為宿主細胞的外源基因表達產物（如尿激酶、人胰島素、人生長激素、白細胞介素－6、人γ－干擾素等）不僅不能分泌到細胞外、而且在細胞內凝聚成沒有生物活性的固體顆粒－包涵體（inclusion bodies IBs)。

特點

包含體是新合成的肽鏈在摺疊過程中部分摺疊的中間體形成的，而不是由完全的解摺疊形式的蛋白質形成的，這可能與體外復性時聚集體的形成有相似的機制，

應該考慮到在包含體中含有這些部分摺疊的結構。但是，由於包含體的特性，很難利用物理的方法去探測包含體中蛋白質肽鏈的結構。 Zetlmeissl等人利用圓二色的方法，發現聚集體的肽鏈保持了部分的二級結構。利用Raman測定的方法也得出了相同的結論。利用ATR-FTIR發現包含體蛋白質的結構比天然的蛋白質和鹽沉澱的蛋白質含有更多的非天然狀態的摺疊的結構。Murry等人利用免疫學的方法測定色氨酸合成酶的亞基，蛋白質復性以後，出現三種形式的蛋白質：一種是不溶的高分子量的聚集體，一種是可溶的復性完全的蛋白質，一種是可溶的低分子量的聚集體，最後一種聚集體同天然的蛋白質一樣有免疫活性，可以與兩種單克隆抗體結合，但是天然蛋白質的另外三種抗體不與它結合，說明了即使沒有復性，聚集體仍保持了部分的近似天然的結構狀態。

在大腸桿菌中，包含體可以在細胞的兩個位置出現：細胞質和外周胞質。包含體在細胞內形成的位置和特點取決於蛋白質表達的方式。三種表達的內醯氨酶，一種是天然的內醯氨酶，一種是含有OmpA信號肽，一種完全切除了天然蛋白質的信號膚，當大量表達時，造成了聚集體的形成，前兩者的聚集體在外周胞質，後者在細胞質內形成聚集。這些包涵體在大小和形狀有相當清楚的差別，這些差別表現了聚集體的表面形態、組成和形成聚集體的多肽鏈構象上的不同。

大腸桿菌細胞質中的包涵體直徑一般在0.2到1.5μm之間，不同的蛋白質具有不同的直徑，如干擾素的大小是0.811μm，而牛凝乳酶原的大小是1.281μm。大的包含體可以利用光學顯微鏡看得到。在一些情況下，有些包涵體比較大，直徑大於大腸桿菌的直徑，使得大腸桿菌有一個突起。一般情況下，一個細胞僅有一個包涵體。包涵體從來不吸附在膜上，並且不同於真核細胞中的其它的細胞器。高精度的投射電子顯微鏡顯示了多孔的結構。

所有的包含體密度較大，是微生物細胞中密度最大的結構，密度在1.1-1.3之間，不同蛋白質的包涵體的密度也不同，一些低分子量的包涵體結構是多孔的。

聚集體的構象還沒有進行系統的研究，但是已經知道聚集在一起的作用力不是共價鍵，主要的是疏水相互作用力。大腸桿菌的細胞質中有大量的谷胱甘肽，抑制二硫鍵的形成。所以，當蛋白質在細胞質中表達時，由於形成不了二硫鍵而形成了聚集體。內醯氨酶的包涵體進行蔗糖梯度離心表明其中95%是蛋白質成分，說明很少有其他的蛋白質成分加入到聚集體中，利用免疫學的方法，也沒有發現伴侶分子。體內聚集體的形成不僅產生包涵體，而且會帶來澱粉質的疾病，對哺乳動物同樣會造成疾病。

對體內或者體外蛋白質聚集體形成的研究，特別是了解胺基酸序列如何避免聚集體的形成，可以大大提高蛋白質在體外摺疊的收率，並且有助於理解體內分子病形成的機制。

組成與特性

一般含有50%以上的重組蛋白，其餘為核糖體元件、RNA聚合酶、外膜蛋白ompC、ompF和ompA等，環狀或缺口的質粒DNA，以及脂體、脂多糖等，大小為0.5-1um，難溶與水，只溶於變性劑如尿素、鹽酸胍等。