在未测量蛋白质达到的丰度时，人们往往将蛋白质归类为有毒或无毒，因此可耐受的蛋白质丰度所受的限制仍未明确。我们在酿酒酵母中建立了一种突破极限的研究方法，将强诱导表达与 gTOW 介导的高拷贝筛选相结合，以抵消拷贝数补偿效应，同时测量蛋白质丰度和细胞生长。约 80 种染色体 I 蛋白中，几乎所有蛋白在丰度足够高时都会严重抑制生长或降低细胞存活率。我们定义了 IE50，即生长速率降低 50% 时对应的表达水平，用以量化这些蛋白差异显著的过表达耐受性。IE50 与预测的结构有序性和胞质定位倾向呈正相关，与硫含量呈负相关。单细胞成像表明，耐受性较高的蛋白能够保持在胞质中，且不会呈现聚集阳性；成像还揭示了随丰度变化而发生的定位和细胞器形态改变。在极高丰度下，Fun12、Nup60 和 Pex22 通过特定序列区域形成了不同的大尺度细胞内状态。这些发现表明，过表达毒性是一种与蛋白质特征相关的定量属性，并揭示了可耐受丰度的限制，以及由序列决定的细胞内组织能力。
2
冈山大学环境生命自然科学技术研究生院，日本冈山；
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Charles Boone
3
多纳利细胞与生物分子研究中心，多伦多大学，加拿大安大略省多伦多；多伦多大学分子遗传学系，加拿大安大略省多伦多；理化学研究所可持续资源科学中心，日本埼玉县和光市351-0198；；
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Brenda Andrews
4
多纳利细胞与生物分子研究中心，多伦多大学，加拿大安大略省多伦多；多伦多大学分子遗传学系，加拿大安大略省多伦多
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Hisao Moriya
1
冈山大学环境生命自然科学技术学院，日本冈山；
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通讯作者：
hisaom{at}okayama-u.ac.jp
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摘要
蛋白质通常在未测定其达到的丰度水平时就被归类为有毒或无毒，因此可耐受的蛋白质丰度上限仍未明确。我们在酿酒酵母（*Saccharomyces cerevisiae*）中建立了一种突破极限的方法，将强诱导表达与 gTOW 介导的高拷贝选择相结合，以抵消拷贝数补偿，同时测量蛋白质丰度和细胞生长。约80种 I 号染色体蛋白几乎全部在丰度足够高时严重抑制细胞生长或降低细胞活力。我们
确定了 IE50，即生长速率降低 50% 时的表达水平，以量化它们差异显著的过表达耐受性。IE50 与预测的结构有序性和细胞质定位倾向呈正相关，与硫含量呈负相关。单细胞成像表明，耐受性较高的蛋白质能够保持在细胞质中而不呈现聚集阳性，并揭示了定位和细胞器形态随丰度变化而发生的改变。在极高丰度下，Fun12、Nup60 和 Pex22 通过特定的序列区域形成了不同的大规模细胞内状态。这些发现表明，过表达毒性是一种与蛋白质特征相关的定量属性，并揭示了可耐受丰度的限制，以及蛋白质序列依赖的细胞内组织能力。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
脚注
https://github.com/hisaomlab/Namba_gTOW2
https://doi.org/10.24631/ssbd.repos.2026.04.505
基金信息声明
日本学术振兴会
，JP24K02013
，JP23KJ1610
生命与生命系统探索研究中心
，25EXC603-1
版权
本预印本的版权持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示本预印本的许可。
本预印本依据
CC-BY 4.0 国际许可协议
开放。
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发布于 2026 年 9 月 28 日。
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将过表达推向极限揭示了蛋白质丰度的限制
Shotaro
Namba
、
Yuki
Nishida
、
Charles
Boone
、
Brenda
Andrews
、
Hisao
Moriya
bioRxiv
2026.09.24.754258；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.24.754258
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将过表达推向极限揭示了蛋白质丰度的限制
Shotaro
Namba
、
Yuki
Nishida
、
Charles
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、
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、
Hisao
Moriya
bioRxiv
2026.09.24.754258；
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关键词：蛋白质过表达 · 蛋白质丰度 · 过表达毒性 · 酿酒酵母 · 细胞内定位
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.24.754258v1?rss=1