原核表达

更新时间:2023-05-26 11:40

广义的原核表达,是指发生在原核生物内的基因表达。狭义的原核表达,常出现于生物工程中。是指通过基因克隆技术,将外源目的基因,通过构建表达载体并导入表达菌株的方法,使其在特定原核生物或细胞内表达。

原核表达系统

一个完整的表达系统通常包括配套的表达载体和表达菌株。如果是特殊的诱导表达还包括诱导剂,如果是融合表达还包括纯化系统或者Tag检测等等。选择表达系统通常要根据实验目的来考虑,比如表达量高低,目标蛋白的活性,表达产物的纯化方法等等。

1.1 表达载体

为了获得高水平的基因表达产物,人们通过综合考虑控制转录、翻译、蛋白质稳定性及向胞外分泌等诸多方面的因素,设计出了许多具有不同特点的表达载体,以满足表达不同性质、不同要求的目的基因的需要。

通常关心的表达载体质粒上的元件包括:启动子多克隆位点终止密码、融合Tag(如果有的话)、复制子、筛选标记或报告基因等。

复制子

通常表达载体都会选用高拷贝的复制子。pSC101类质粒是严谨方式复制,拷贝数低,pCoE1,pMBI(pUC)类的复制子的拷贝数高达500以上,是表达载体常用的。通常情况下质粒拷贝数和表达量是非线性的正相关,当然也不是越多越好,超过细胞的承受范围反而会损害细胞的生长。如果碰巧需要2个质粒共转化,就要考虑复制元是否相容的问题。

筛选标记和报告基因

氨苄青霉素抗性是最常见的筛选标记,卡那霉素或者是新霉素次之,通常是另一个载体的筛选标记用。四环素红霉素氯霉素等已经日渐式微。抗性基因的选择要注意是否会对研究对象产生干扰,比如代谢研究中要留意抗性基因编码的酶是否和代谢物相互作用。在表达筛选中要注意的问题应该就是LB倒板前加抗生素的温度,温度过高容易导致抗生素失效。对于做表达来说,如果不是要研究启动子的强弱,通常比较少关心或者用到报告基因吧。绿色荧光蛋白是最常用的报告基因了。其他还有半乳糖苷酶荧光素酶等。一些融合表达Tag也有报告基因的功能。

启动子

启动子的强弱是对表达量有决定性影响的因素之一。从转录模式上看有组成型表达和诱导调控型表达。lac和Tac,PL和PR,T7是最常用的启动子。

终止子

转录终止子外源基因大肠杆菌中的高效表达有重要作用,即控制转录的RNA长度提高稳定性,避免质粒上异常表达导致质粒稳定性下降。放在启动子上游的转录终止子还可以防止其他启动子的通读,降低本底。转录终止子有两类,Rho因子作用下使转录终止mRNA和根据模版上的对称序列形成发夹结构而终止mRNA。常见的是rrnB rRNA操纵子的T1T2串连转录终止子。

核糖体结合位点

启动子下游从转录起始位点开始延伸的一段碱基序列,其中能与rRNA16S亚基3'端互补的SD序列对形成翻译起始复合物是必需的,多数载体启动子下游都有SD序列,也有些载体没有。

1.2 表达菌株

表达菌株是我们往往最容易忽视的一点。绝大多数重要的目的基因都是在大肠杆菌中表达的。不同的表达载体对应有不同的表达菌株,一些特别设计的菌株更有助于解决一些表达难题。

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