重组蛋白表达——可溶性表达

重组蛋白表达——可溶性表达

来源:Frdbio丨 发布时间: 2019-07-16 17:07:53丨 17513人浏览


1.表达工程菌

 蛋白可溶性表达很大原因取决于二硫键和正确折叠的问题,所以选用利于二硫键形成的宿主菌,如Origami(DE3), Origami B(DE3),Rosetta Origami(DE3) 等更利于蛋白表达。

2.促溶标签

 前文的列表中已经详细列出,并简要介绍功能特点,值得注意的是选用促溶标签时,一定要考虑载体情况和表达工程菌的配合,如Trx标签主要是促进二硫键的配对,必须配合Origami(DE3)之类的工程菌使用,如果使用BL21(DE3)通常不会使目标蛋白的可溶性得到改善。

3.分子伴侣表达

 在表达工程菌内同时装入一个表达伴侣蛋白的表达质粒,表达伴侣蛋白的质粒必须与表达外源蛋白的质粒避免“质粒不相容性”。目前,常用于大肠杆菌表达的分子伴侣主要是DNak(DnaJ,GrpE)和GroEL(GroES)等,科研人员可根据自己的实验需要构建合适的分子伴侣质粒,含分子伴侣质粒的感受态细胞已经有商业化的产品BL21(pG-KJE8、pGro7、pKJE7、pG-Tf2、pTf16)系列,实验人员可以根据具体情况选购。

4.启动子选择

 载体的启动子对于可溶性表达影响至关重要,pET系列的 T7/T7 lac为强启动子,强启动子在提高蛋白产量的同时也增强了包涵体的形成,如果遇到此种情况可以考虑换用弱启动子的载体,如pGEX系列,还可选择含cspA启动子的pCold系列载体。

5.分泌性表达

将外源目标蛋白分泌表达到培养基中,实现这个功能需要将原核蛋白信号肽序列加到外源蛋白的上游即可;目前,福因德生物已经开发出pFRD-pelB系列载体,可以帮助实现在大肠杆菌中分泌表达。

6.培养条件的优化

最常用的优化条件为:诱导温度、诱导剂浓度和诱导时间;还可以优化培养基的营养成分和离子物质,比如,我们使用营养成分稍低的LB培养基,可同时向培养基中添加葡萄糖,镁离子、氯化钠、硫酸铵等盐离子。

6.1 低温诱导:比如20℃,低温情况下,转录和翻译变慢,蛋白质浓度低,有更多的时间正确折叠;

6.2 向培养基中加入0.4M蔗糖,高渗引起了渗透性休克反应,该反应增加了细胞内谷氨酸、脯氨酸和海藻糖的水平,为蛋白的正确折叠提供了环境;

6.3 42℃短暂热休克,然后降温到20℃:热休克增加了DnaK/J和GroEL/ES的水平,通常的程序是37℃培养到A600nm=0.5,然后快速升温到42℃维持15min左右,然后降到20℃并诱导蛋白的表达。

6.4 自诱导培养基,适合于T7启动子系列的诱导表达,当工程菌增长到一定密度后,自己缓慢开启诱导开关,缓慢诱导蛋白表达,利于蛋白正确折叠,便于可溶性表达。

AutoExp原核培养基(自诱导添加剂)PER0020

PET28a是一种常用于原核生物(例如大肠杆菌)中的表达载体,而不是专门针对真核蛋白质的表达设计。然而,在某些情况下,研究者可能希望利用这个系统来尝试生产真核蛋白。为了实现这一点,通常需要考虑几个因素。 1. 蛋白质序列优化 对于要在细菌中高效表达的外源基因来说,其密码子使用频率应该与宿主细胞相匹配。因此,可以采用合成生物学的方法重新设计目标真核蛋白编码区内的密码子偏好性,以适应大肠杆菌等原核系统的翻译机制。 2. 可溶性标签添加 许多真核蛋白在大肠杆菌里会形成不溶解性的包涵体。为了避免这种情况发生或者提高目的产物的可溶比例,可以在构建过程中引入亲水性和/或折叠辅助功能的小分子标签,比如His-tag, GST-tag等。这些标签有助于后续纯化过程并且有时能改善重组蛋白的空间结构稳定性。 3. 共同过表达伴侣蛋白或其他因子 有时候单独依靠改变DNA水平上的特性不足以确保正确的三维构象建立;这时就需要同时诱导一些能够帮助新合成肽链正确折叠成为活性形式的支持成分了——它们包括但不限于PDI (protein disulfide isomerase), GroEL/GroES chaperonins等等。 4. 选择适当的启动子和调控元件 尽管pET系列本身带有强效T7噬菌体RNA聚合酶识别位点从而保证高水平瞬时产量输出,但实际应用当中还是建议根据具体需求挑选合适的强度等级以及是否具备化学物质响应开关属性之类特性的上游调节组件组合起来使用。 5. 后处理步骤规划 考虑到即使成功实现了胞浆内稳定存在,所获得的目标多肽也可能不具备完全成熟的生化性质。所以务必预先安排好一套完善的后期修饰方案,像磷酸化、糖基化之类的加工反应往往只能借助哺乳动物体系完成,必要时得转而求助昆虫细胞或是酵母平台来进行最终完善工作。 以上就是关于如何运用pET28a载体进行异种来源特别是高等动植物体内天然存在的复杂种类成员制造的一些建议概览。当然每一步骤都涉及到相当细节化的考量和技术难点克服,强烈推荐参考已公开发表的相关文献报道深入探究实践技巧。
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