昆虫细胞蛋白表达服务｜Sf9/Hi5细胞表达平台｜Baculovirus重组蛋白制备

一、服务概述

昆虫细胞表达系统是一种广泛应用于真核蛋白生产的异源表达平台，特别适用于结构复杂、翻译后修饰要求高的蛋白。该系统以杆状病毒（Baculovirus）为载体，常用细胞系包括Spodoptera frugiperda 来源的Sf9细胞和Trichoplusia ni 来源的Hi5细胞，具有表达量高、系统稳定、操作灵活等显著优势。

昆虫细胞表达系统适合哪些蛋白类型？

昆虫细胞表达系统适用于真核蛋白表达要求较高的场景。它在表达膜蛋白、糖基化蛋白、信号通路相关酶类、病毒结构蛋白和抗体片段等方面具有明显优势。与大肠杆菌系统相比，昆虫细胞具备翻译后修饰能力（如N-型糖基化、磷酸化等），最大程度保持蛋白天然构象和功能活性。

在结构生物学领域，昆虫表达平台被广泛用于GPCR类受体、跨膜酶、离子通道等蛋白的制备。对于需要高质量高纯度蛋白进行冷冻电镜或X射线晶体学分析的研究者而言，Sf9和Hi5细胞是非常理想的表达系统。

Baculovirus表达系统的原理与流程

Baculovirus表达系统依赖杆状病毒（如Autographa californica核多角体病毒，AcMNPV）将目的基因导入到昆虫细胞中，启动高水平表达。整个流程主要包括：目标基因克隆至穿梭载体（transfer vector）、重组杆状病毒构建与扩增、感染昆虫细胞（Sf9或Hi5）、表达与收获目标蛋白。

该系统表达量高、毒性低、适应性强，并能支持复杂蛋白的功能性表达。在表达优化方面，可以通过调节MOI（感染复数）、感染时间、培养密度等参数，以实现高产量蛋白表达。

Sf9与Hi5细胞的表达差异

Sf9细胞是最常用的昆虫表达宿主之一，来源于Spodoptera frugiperda卵巢，生长稳定，适用于大规模悬浮培养。Hi5细胞则来源于Trichoplusia ni，在表达某些蛋白（尤其是糖蛋白）时可能表现出更高的表达水平和更复杂的糖修饰模式。

研究表明，Hi5细胞在表达分泌型或膜结合蛋白时往往具有更好的表达效率，而Sf9更适合流程标准化和工艺放大。根据蛋白类型及实验目标的不同，可以灵活选择适合的细胞系作为表达宿主。

昆虫细胞表达系统 vs 哺乳动物系统

与哺乳动物细胞（如HEK293或CHO）表达系统相比，昆虫细胞体系在成本、操作稳定性和表达周期上具有明显优势。其培养条件要求较低，无需二氧化碳培养箱，且表达周期一般为5–7天，远短于哺乳动物系统（通常需2–3周）。

尽管哺乳动物系统在复杂糖基化修饰、分泌效率方面更具优势，但对于多数结构研究、活性验证或疫苗候选蛋白的表达，昆虫细胞系统已足够满足需求。特别是在早期项目筛选阶段，昆虫细胞表达具备更高的性价比和实验效率。

高产量蛋白表达的优化策略

在实现高产量蛋白表达方面，昆虫表达系统可通过病毒滴度控制、培养密度调整、感染时间优化和辅助因子共表达等方式进行策略性调节。标准条件下，重组蛋白的表达量可达10–200 mg/L，对于特定优化项目甚至可达到更高水平。

此外，纯化流程对产物质量具有重要影响。常用的亲和层析、离子交换和凝胶过滤等方法可实现95%以上的纯度，满足冷冻电镜、结构测定、活性检测等高端应用的需求。

是否适合快速蛋白制备需求？

昆虫细胞体系也支持“快速表达”路径，即利用高滴度病毒在小规模体系中短时间内获得研究级蛋白。这种方法适用于构建筛选、抗原验证或早期药物筛查，通常2–3周内即可完成表达与初步纯化，显著缩短项目周期。

如何选择表达系统？

选择何种表达平台取决于蛋白类型、修饰需求、功能保留、下游应用和预算考量。一般来说：

表达膜蛋白或受体类蛋白：推荐使用Sf9或Hi5表达系统

需要真核修饰的糖蛋白：Hi5表达通常效果更佳

快速获取表达产物：昆虫瞬时表达是理想选择

结构研究或冷冻电镜：昆虫细胞具备良好的表达-纯化匹配度