一、重組蛋白包涵體
細胞表達外源基因，尤其是以大腸杆菌為宿主菌高效表達外源基因時，表達蛋白常常在細胞質內聚集，形成無活性的固體顆粒，即為包涵體(inclusion body)。當重組蛋白以包涵體形式存在時，可獲得高表達、高純度的重組蛋白，避免蛋白酶對外源蛋白的降解，但不具有生物活性。
包涵體形成了由膜包裹的高密度、不溶性蛋白質顆粒，在顯微鏡下觀察時為高折射區，與胞質中其他成分有明顯區別。包涵體形成是比較複雜的，與胞質內蛋白質生成速率有關，新生成的多肽濃度較高，無充足的時間進行折疊，從而形成非結晶、無定形的蛋白質的聚集體；此外，包涵體的形成還被認為與宿主菌的培養條件，如培養基成分、溫度、pH、離子強度等因素有關。包涵體一般含有50%以上的重組蛋白，其餘為核糖體元件、RNA聚合酶、內毒素、外膜蛋白ompC、ompF和ompA等，環狀或缺口的質粒DNA，以及脂質體、脂多糖等，大小為0.5～1μm，具有很高的密度（約1.3mg/mL），無定形，呈非水溶性，隻溶於變性劑（如尿素、鹽酸胍等）。核磁共振等新技術的應用表明，包涵體具有一定量的二級結構，他們可能在複性的啟動階段中具有一定的作用。以包涵體形式存在的蛋白質分子是非折疊狀態的聚集體，不具有正確的天然三維結構，表達蛋白不具有生物活性，因此需要獲得具有生物學活性的蛋白質必須將包涵體溶解，釋放出其中的蛋白質，並通過複性操作以得到具有預期生物活性的蛋白質。細胞中的生物學活性蛋白質常以可溶性或分子複合物的形式存在，功能性的蛋白質總是折疊成特定的三維結構型。
二、重組蛋白包涵體的生物學意義
蛋白質是生物體內一切功能的執行者，具有完整一級結構的多肽或蛋白質，隻有當其折疊形成正確的三維空間結構才可能具有正常的生物學功能，如果這些生物大分子的折疊在體內發生了故障，形成錯誤的空間結構如包涵體，不但將喪失其生物學功能，甚至會引起疾病，如包涵體肌肉病、包涵體肝炎、澱粉樣變性病、沙眼等，這些疾病都與包涵體的形成有著密切關係。
此外，在分子生物學和基因工程研究中，形成的包涵體蛋白質的複性率一般都很低，這大大增加了基因工程蛋白質產物的成本。然而，包涵體雖然由無活性的蛋白組成，但對於重組蛋白的生產也提供了幾個優勢：
① 包涵體具有高密度，對機械攪拌和超聲破碎不敏感，不易於破壁、分離；
② 降低外源蛋白質的濃度，利於高表達；
③ 重組蛋白以包涵體的形式存在，有效地抵禦了大腸杆菌中的蛋白酶對目的蛋白的降解；
④ 對於生產那些處於天然構象時對宿主細胞有毒害的蛋白質而言，形成包涵體無疑是最佳選擇。
重組蛋白的高效表達是首要目的，許多研究采取各種措施使得在表達重組蛋白過程中，盡量避免包涵體形成，如在基因上共同表達融合伴侶，提高重組蛋白的溶解性，促進正確折疊，限製蛋白酶解和利於純化。似乎這有利於後期分離純化，但不能忽視外源蛋白質在溶解狀態下對宿主菌的不良影響，畢竟外源蛋白質對宿主菌的代謝過程沒有貢獻，反而可能抑製其正常代謝，阻礙重組蛋白表達的進一步提高，這還有待於進一步的研究。
三、重組蛋白包涵體的純化
重組蛋白包涵體的分離純化，其純化的方法都與傳統的生物大分子分離方式相似。包涵體的分離純化也是利用其物理和化學性質的差異，即以分子的大小、形狀、溶解度、等電點、親疏水性以及與其他分子的親和性等性質建立起來的。
（一）包涵體提取
1.破菌
基因工程菌發酵液，經離心濃縮後，可用機械破碎、超聲破碎、單純超聲破碎，在小規模且菌量較少的情況下效果較好，由於能量傳遞和局部產熱等原因，很難用於大體積細胞懸液的破碎，這樣部分未破碎細胞與包涵體混在一起，給後期純化帶來困難。因此，在較大規模純化時先用溶菌酶破碎細菌的細胞膜，再結合超聲破碎方法，可顯著提高包涵體的純度和回收率。
2.洗滌
為了除去包涵體上黏附的雜質，如膜蛋白或核酸，應用洗滌液洗滌包涵體，通常用低濃度的變性劑，過高濃度的尿素或鹽酸胍會使包涵體溶解。此外可以用溫和去垢劑曲拉通X-100洗滌去除膜碎片和膜蛋白。
3.溶解
一般用強的變性劑如尿素（6～8mol/L）、鹽酸胍（6mol/L），強堿通過離子間的相互作用，打斷包涵體蛋白質分子內和分子間的各種化學鍵，使多肽伸展，一般來講，鹽酸胍優於尿素，因為鹽酸胍是較尿素強的變性劑，它能使尿素不能溶解的包涵體溶解，而且尿素分解的異氰酸鹽能導致多肽鏈的自由氨基甲酰化，特別是在堿性pH下長期保溫時。或用去垢劑，如SDS、正十六烷基三甲基銨氯化物等，可以破壞蛋白質內的疏水鍵，也可溶解一些包涵體蛋白質。
另外，對於含有半胱氨酸的蛋白質，分離的包涵體中通常含有一些鏈間形成的二硫鍵和鏈內的非活性二硫鍵。還需加入還原劑，如β-巰基乙醇、DTT、二硫赤蘚糖醇、半胱氨酸。還原劑的使用濃度一般是50～100mmol/L的β-巰基乙醇或DTT。在較粗放的條件下，還原劑的使用濃度與蛋白質二硫鍵的數目無關，而有些沒有二硫鍵的蛋白質加不加還原劑無影響，如牛生長激素包涵體的增溶。對於某些不含二硫鍵的目標蛋白質包涵體的增溶，有時還原劑的使用也是必要的，可能由於含二硫鍵的雜蛋白影響了包涵體的溶解。
(二)包涵體複性
由於包涵體中的重組蛋白缺乏生物學活性，加上劇烈的處理條件，使蛋白質的高級結構破壞，因此重組蛋白的複性特別必要。通過緩慢去除變性劑使目標蛋白質從變性的完全伸展狀態恢複到正常的折疊結構，同時去除還原劑使二硫鍵正常形成。一般在尿素濃度4mol/L左右時複性過程開始，到2mol/L左右時結束。對於鹽酸胍而言，可以從4mol/L開始，到1.5mol/L時複性過程已經結束。
蛋白質折疊複性的一般原則：包涵體蛋白質折疊複性的效率實際上取決於正確折疊過程與聚集過程的競爭。複性時最好使蛋白質達到一定的純度。為減少聚集，蛋白質的濃度應很低，一般在10～100g/L較好。複性應盡量不采用突然改變變性劑濃度的辦法，因為這樣會導致折疊中間體的聚集。不同蛋白質應采用不同的變性劑去除速率。
1.稀釋複性
直接加入水或緩衝液，放置過夜，缺點是體積增加較大，變性劑稀釋速度太快，不易控製。目前稀釋法主要有一次稀釋、分段稀釋和連續稀釋三種方式。
2.透析複性
好處是不增加體積，通過逐漸降低外透液濃度來控製變性劑去除速度，有人稱易形成無活性蛋白質聚體，且不適合大規模操作，無法應用到生產規模。
3.超濾複性
在生產中較多的使用，規模較大，易於對變性劑去除速度進行控製，缺點是不適合樣品量較少的情況，且有些蛋白質可能在超濾過程中不可逆的變性。
4.色譜柱複性
主要有兩類：一類是吸附型色譜複性，如離子交換色譜、疏水色譜、親和色譜、擴張床色譜等，基本複性原理是柱平衡後，將變性蛋白質上樣並吸附在凝膠介質上，然後用清洗緩衝液洗掉未吸附的變性劑和雜蛋白，最後用複性緩衝液將吸附的蛋白質洗脫下來，在洗脫過程中完成複性。另一類是凝膠過濾色譜複性。