原核蛋白表达——卡梅德生物

2023-12-20 01:19:28

? ? ? ? 在生物技术领域,原核蛋白表达系统作为一项重要的生物工程技术,为研究者提供了简便高效的蛋白质表达解决方案。本文将介绍原核蛋白表达的基本原理、常用的表达系统和载体,以及与真核蛋白表达系统的对比。

? ? ? ? ?原核蛋白表达基于细菌细胞(通常为大肠杆菌E. coli)对外源基因的转录和翻译过程。表达载体中包含有启动子、激活子和选择子等元件,使得外源基因能够被细菌细胞识别、转录成mRNA,并通过翻译过程合成目标蛋白。

常用的原核蛋白表达系统和表达载体:

? ? ? ? 常用的原核蛋白表达系统主要基于大肠杆菌(Escherichia coli),其中一些典型的表达菌株和系统包括:

1.BL21(DE3)菌株:这是一种常用于原核蛋白表达的大肠杆菌菌株。它含有T7 RNA聚合酶的基因,使得外源基因在存在T7启动子的表达载体的驱动下能够高效转录和翻译。

2.Rosetta(DE3)菌株:该菌株适用于表达具有优势密码子使用的外源基因,有助于避免由于密码子使用偏好性引起的表达问题。

3.Origami(DE3)菌株:这一菌株具有胞外和胞内形成二硫键的能力,适用于表达需要复杂蛋白折叠的基因。

4.pET表达系统:pET表达系统是一系列广泛应用于原核蛋白表达的表达载体。这些载体包含了T7启动子、多克隆位点和选择子,研究者可通过将目标基因插入多克隆位点实现高效表达。

5.pBAD表达系统:基于L-arabinose的调控,可以通过调节L-arabinose浓度实现对目标基因的表达控制。

6.pGEX表达系统:适用于GST(谷胱甘肽S-转移酶)标签的融合蛋白表达,便于后续蛋白的纯化和富集。

? ? ? ?这些系统和载体在原核蛋白表达中发挥着关键作用,研究者可根据具体的实验需求选择合适的系统,以获得高效且可控的目标蛋白表达。

原核蛋白表达的优劣势:

优势:

1.高表达水平:原核细胞繁殖迅速,能够在短时间内产生大量蛋白。

2.简便快速:原核蛋白表达系统操作简单,适合高通量表达。

3.低成本:相对于真核系统,原核系统成本较低

劣势:

1.缺乏翻译后修饰:原核细胞无法进行糖基化等复杂的翻译后修饰。

2.不适用于复杂蛋白:对于复杂蛋白质的表达,如膜蛋白、糖蛋白等,受到限制。

影响原核蛋白表达的因素:

? ? ? ? ?影响原核蛋白表达的因素是多方面的,包括细菌菌株选择、表达载体设计、诱导条件、蛋白的理化性质等。以下是一些常见的影响因素:

1.表达菌株:不同的大肠杆菌菌株具有不同的特性,例如BL21(DE3)、Rosetta(DE3)、Origami(DE3)等。选择适合特定蛋白表达的菌株可以提高表达效率。

2.表达载体:表达载体的设计影响着蛋白的表达水平。选择合适的启动子、选择子、多克隆位点以及其他调控元件能够优化表达系统。

3.诱导条件:选择合适的诱导条件对蛋白表达至关重要。通常使用异硫氰酸异丙酯(IPTG)或L-阿拉伯糖等诱导剂来启动外源基因的表达。

4.温度:温度是影响原核蛋白表达的重要因素。通常,在表达过程中可以调整温度,例如降低温度有助于折叠复杂蛋白。

5.氧气供应:充足的氧气供应对于蛋白的合成和折叠也是必要的。合理设计培养条件,确保细菌获得足够的氧气。

6.蛋白的理化性质:蛋白的理化性质,包括分子量、溶解度、折叠复杂性等,都会影响表达效果。有些蛋白可能需要特定的表达系统和条件。

7.细胞密度:控制细胞密度是维持蛋白表达稳定性的关键。过高或过低的细胞密度都可能影响表达效果。

8.抗生素选择压力:适当的抗生素选择有助于维持表达载体在细菌中的稳定性,但过高的抗生素浓度可能对细菌生长和表达产生负面影响。

? ? ? ?原核蛋白表达系统因其简便、高效的特点,在基础研究、药物研发等领域得到广泛应用。研究者可根据具体需求选择不同的表达系统,为生物工程研究提供更多可能性。通过持续创新和技术改进,原核蛋白表达系统将继续为科学家们的研究提供强大支持。

文章来源:https://blog.csdn.net/g20231908/article/details/135084733
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