生物表達(dá)系統(tǒng)在工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，尤其在“異源蛋白”的表達(dá)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。這類(lèi)異源蛋白質(zhì)涵蓋了從重組亞單位疫苗、創(chuàng)新藥物到改良農(nóng)作物等各種重要產(chǎn)物。目前，業(yè)界采用的表達(dá)系統(tǒng)主要包括真核(哺乳動(dòng)物細(xì)胞，昆蟲(chóng)細(xì)胞，畢赤酵母和釀酒酵母)、原核(大腸桿菌和枯草芽孢桿菌)等多種宿主。今天，小編帶大家探討比較常見(jiàn)的蛋白表達(dá)系統(tǒng)中兩個(gè)常見(jiàn)的原核表達(dá)系統(tǒng)，以及它們各自獨(dú)特的屬性和應(yīng)用前景。

原核表達(dá)系統(tǒng)

大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)

 

 

大腸桿菌（Escherichia coli）作為最常見(jiàn)的原核生物表達(dá)系統(tǒng)，因其一系列顯著的優(yōu)點(diǎn)在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣受歡迎，尤其是在重組蛋白的生產(chǎn)中占據(jù)舉足輕重的地位。其優(yōu)點(diǎn)包括：

1）快速繁殖和易操作性：大腸桿菌擁有短至20分鐘的倍增時(shí)間，并能在簡(jiǎn)單的營(yíng)養(yǎng)條件下迅速生長(zhǎng)，這意味著可以短時(shí)間內(nèi)獲得大量菌株，非常適合大規(guī)模蛋白的生產(chǎn)。

2）成本效益：與其他表達(dá)系統(tǒng)相比，大腸桿菌的培養(yǎng)基價(jià)格低廉，且不需要復(fù)雜的培養(yǎng)設(shè)施，降低了生產(chǎn)成本。此外，由于其高效的生長(zhǎng)和表達(dá)能力，通常能實(shí)現(xiàn)較高的蛋白產(chǎn)量，進(jìn)一步提升了經(jīng)濟(jì)效益。

3）大規(guī)模發(fā)酵能力：大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)非常適合工業(yè)級(jí)的蛋白生產(chǎn)。借助先進(jìn)的發(fā)酵技術(shù)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)，可以在反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)連續(xù)或分批培養(yǎng)，達(dá)到克至噸級(jí)別的蛋白產(chǎn)出。

4）廣泛的載體和啟動(dòng)子選擇：市場(chǎng)上有豐富的表達(dá)載體和誘導(dǎo)系統(tǒng)可供選擇，例如pET系列、pGEX系列等，它們攜帶著不同的啟動(dòng)子（如T7、tac等），可以根據(jù)具體需求調(diào)整蛋白表達(dá)的時(shí)間點(diǎn)和水平。

5）可控性表達(dá)：大多數(shù)商業(yè)可用的大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)都配備了可控的啟動(dòng)子，通過(guò)添加特定的誘導(dǎo)劑（如IPTG）來(lái)誘導(dǎo)蛋白表達(dá)，這有助于避免在細(xì)胞生長(zhǎng)初期因過(guò)早表達(dá)而造成的壓力，保證了蛋白質(zhì)量和產(chǎn)量。

6）包涵體與溶解表達(dá)：雖然大腸桿菌表達(dá)的蛋白有時(shí)會(huì)以不溶性的包涵體形式積累，但這可通過(guò)優(yōu)化培養(yǎng)條件、添加變性劑或采用溶解表達(dá)菌株等方式得到解決。近年來(lái)，一些特殊的大腸桿菌菌株已被開(kāi)發(fā)出來(lái)，專(zhuān)門(mén)用于改善蛋白的溶解性，提高了回收和純化的效率。

 

普健生物服務(wù)優(yōu)勢(shì):

 

1. 普健生物大腸桿菌可溶性表達(dá)成功率高達(dá)95 %，可提供不同測(cè)試套餐，針對(duì)一個(gè)質(zhì)粒構(gòu)建提供4～12種表達(dá)條件，更有同時(shí)進(jìn)行多達(dá)1000種方案的高通量表達(dá)測(cè)試套餐。

2. 提供經(jīng)過(guò)篩選的多種大腸桿菌表達(dá)載體；滿(mǎn)足特定蛋白質(zhì)胞內(nèi)表達(dá)及周質(zhì)空間分泌表達(dá)需求，也可利用SUMO、TrxA、GST和NusA等促溶標(biāo)簽解決蛋白自身疏水性造成不可溶表達(dá)問(wèn)題。

3. 多種大腸桿菌表達(dá)宿主; 標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)菌株BL21(DE3)，高效表達(dá)菌株T7E，毒性蛋白表達(dá)菌株C41(DE3)，增強(qiáng)蛋白可溶性表達(dá)的超低溫菌株ArcticExpress(DE3) (可低至12℃進(jìn)行誘導(dǎo)表達(dá))，以及其它特殊表達(dá)菌株，滿(mǎn)足客戶(hù)的不同需求。

4. 大規(guī)模生產(chǎn)：可滿(mǎn)足每批次1-4000L的生產(chǎn)規(guī)模。

5. 一站式服務(wù)：表達(dá)方案設(shè)計(jì)，基因優(yōu)化與合成、蛋白表達(dá)條件優(yōu)化、蛋白純化、后續(xù)加工處理(標(biāo)簽切除、內(nèi)毒素去除及測(cè)定)、 質(zhì)檢及報(bào)告整理。

 

 

枯草芽孢桿菌表達(dá)系統(tǒng)

 

枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)作為一種革蘭氏陽(yáng)性模式微生物，不僅在工業(yè)發(fā)酵、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等方面有著廣泛的應(yīng)用，而且在基因工程和蛋白質(zhì)表達(dá)領(lǐng)域也展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹枯草芽孢桿菌表達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵特點(diǎn)及其應(yīng)用：

1. 安全性高：枯草芽孢桿菌屬于GRAS(Generally Recognized As Safe)類(lèi)別，意味著其對(duì)人體安全無(wú)害，適合生產(chǎn)食品級(jí)添加劑、疫苗成分等。

2. 分泌能力強(qiáng)：相比其他微生物，枯草芽孢桿菌擁有高效的蛋白質(zhì)分泌系統(tǒng)，可以直接將目的蛋白釋放到培養(yǎng)基中，簡(jiǎn)化了后期的提取和純化工序。

3. 遺傳背景清晰：作為經(jīng)典的模型細(xì)菌，枯草芽孢桿菌的全基因組序列已被破譯，對(duì)其代謝路徑、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)了解詳盡，便于優(yōu)化基因表達(dá)和代謝工程改造。

4. 易于遺傳操作：枯草芽孢桿菌支持多種克隆載體和轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)，可以引入異源基因，利用抗生素抗性或其他選擇標(biāo)記進(jìn)行基因編輯和表達(dá)調(diào)控。

5. 適應(yīng)性強(qiáng)：能在較寬的溫度、pH值范圍內(nèi)生長(zhǎng)，適用于不同規(guī)模的發(fā)酵工藝，且耐受高濃度有機(jī)溶劑和離子環(huán)境。

6. 載體與調(diào)控元件：常用表達(dá)載體如pHT系列、pDG系列，常配備強(qiáng)啟動(dòng)子（如phr, apr, amyQ），終止子和復(fù)制起點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)高效可控的目的基因表達(dá)。此外，溫度敏感質(zhì)粒、誘導(dǎo)型啟動(dòng)子等元件的應(yīng)用進(jìn)一步增強(qiáng)了表達(dá)系統(tǒng)的靈活性和精確控制能力。

 

普健生物服務(wù)優(yōu)勢(shì)

 

1.擁有多種枯草芽孢桿菌表達(dá)載體，如pHT01、pHT43、pHT254；

2.有多種不同的表達(dá)宿主，如胞內(nèi)表達(dá)的AS1、1012和BS168，分泌表達(dá)的WB800N，可滿(mǎn)足胞內(nèi)或者分泌表達(dá)的不同要求；

3.可制備高效率的枯草芽孢桿菌感受態(tài)

原核表達(dá)系統(tǒng)適合純化的蛋白類(lèi)型：

1. 不需要復(fù)雜修飾的蛋白

 

（1）大多數(shù)酶類(lèi)，特別是那些活性依賴(lài)于一級(jí)結(jié)構(gòu)而非高級(jí)結(jié)構(gòu)或特定糖基化模式的酶。

（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小分子量蛋白，例如各種抗體的Fab段或scFv（單鏈可變區(qū)片斷），這些通常不需要復(fù)雜的折疊狀態(tài)即可保持活性。

 

2. 非糖基化或僅需基礎(chǔ)修飾的蛋白：天然狀態(tài)下就不含糖基化或其他復(fù)雜修飾的蛋白，如許多細(xì)菌來(lái)源的酶、毒素、抗菌肽等。

3. 研究級(jí)蛋白：在實(shí)驗(yàn)室條件下，用于生化分析、晶體學(xué)研究、免疫反應(yīng)測(cè)試等目的的蛋白，往往無(wú)需嚴(yán)格控制其后修飾，只要求高純度和產(chǎn)量。

4. 融合標(biāo)簽蛋白：利用添加至目的蛋白N端或C端的標(biāo)簽（如His-tag、GST-tag等）來(lái)促進(jìn)蛋白的溶解性提升、便于后續(xù)純化步驟，這類(lèi)蛋白在原核系統(tǒng)中的表達(dá)效果通常較好。

普健生物擁有不同生物表達(dá)系統(tǒng)，提供各種重組蛋白的生產(chǎn)純化，涵蓋不同科研領(lǐng)域的熱門(mén)靶點(diǎn)，滿(mǎn)足不同客戶(hù)的實(shí)驗(yàn)需求。歡迎咨詢(xún)！

下期將帶科研小伙伴們介紹真核表達(dá)的兩種常見(jiàn)系統(tǒng)！