生物表達系統(tǒng)在工業(yè)和醫(yī)療領域的應用日益廣泛，尤其在“異源蛋白”的表達方面發(fā)揮著關鍵作用。這類異源蛋白質涵蓋了從重組亞單位疫苗、創(chuàng)新藥物到改良農作物等各種重要產(chǎn)物。目前，業(yè)界采用的表達系統(tǒng)主要包括真核(哺乳動物細胞，昆蟲細胞，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的蛋白表達系統(tǒng)中兩個常見的原核表達系統(tǒng)，以及它們各自獨特的屬性和應用前景。

原核表達系統(tǒng)

大腸桿菌表達系統(tǒng)

 

 

大腸桿菌（Escherichia coli）作為最常見的原核生物表達系統(tǒng)，因其一系列顯著的優(yōu)點在學術界和工業(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分鐘的倍增時間，并能在簡單的營養(yǎng)條件下迅速生長，這意味著可以短時間內獲得大量菌株，非常適合大規(guī)模蛋白的生產(chǎn)。

2）成本效益：與其他表達系統(tǒng)相比，大腸桿菌的培養(yǎng)基價格低廉，且不需要復雜的培養(yǎng)設施，降低了生產(chǎn)成本。此外，由于其高效的生長和表達能力，通常能實現(xiàn)較高的蛋白產(chǎn)量，進一步提升了經(jīng)濟效益。

3）大規(guī)模發(fā)酵能力：大腸桿菌表達系統(tǒng)非常適合工業(yè)級的蛋白生產(chǎn)。借助先進的發(fā)酵技術和自動化控制系統(tǒng)，可以在反應器中實現(xiàn)連續(xù)或分批培養(yǎng)，達到克至噸級別的蛋白產(chǎn)出。

4）廣泛的載體和啟動子選擇：市場上有豐富的表達載體和誘導系統(tǒng)可供選擇，例如pET系列、pGEX系列等，它們攜帶著不同的啟動子（如T7、tac等），可以根據(jù)具體需求調整蛋白表達的時間點和水平。

5）可控性表達：大多數(shù)商業(yè)可用的大腸桿菌表達系統(tǒng)都配備了可控的啟動子，通過添加特定的誘導劑（如IPTG）來誘導蛋白表達，這有助于避免在細胞生長初期因過早表達而造成的壓力，保證了蛋白質量和產(chǎn)量。

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

 

普健生物服務優(yōu)勢:

 

1. 普健生物大腸桿菌可溶性表達成功率高達95 %，可提供不同測試套餐，針對一個質粒構建提供4～12種表達條件，更有同時進行多達1000種方案的高通量表達測試套餐。

2. 提供經(jīng)過篩選的多種大腸桿菌表達載體；滿足特定蛋白質胞內表達及周質空間分泌表達需求，也可利用SUMO、TrxA、GST和NusA等促溶標簽解決蛋白自身疏水性造成不可溶表達問題。

3. 多種大腸桿菌表達宿主; 標準表達菌株BL21(DE3)，高效表達菌株T7E，毒性蛋白表達菌株C41(DE3)，增強蛋白可溶性表達的超低溫菌株ArcticExpress(DE3) (可低至12℃進行誘導表達)，以及其它特殊表達菌株，滿足客戶的不同需求。

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

5. 一站式服務：表達方案設計，基因優(yōu)化與合成、蛋白表達條件優(yōu)化、蛋白純化、后續(xù)加工處理(標簽切除、內毒素去除及測定)、 質檢及報告整理。

 

 

枯草芽孢桿菌表達系統(tǒng)

 

枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)作為一種革蘭氏陽性模式微生物，不僅在工業(yè)發(fā)酵、農業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護等方面有著廣泛的應用，而且在基因工程和蛋白質表達領域也展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。下面詳細介紹枯草芽孢桿菌表達系統(tǒng)的關鍵特點及其應用：

1. 安全性高：枯草芽孢桿菌屬于GRAS(Generally Recognized As Safe)類別，意味著其對人體安全無害，適合生產(chǎn)食品級添加劑、疫苗成分等。

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

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

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記進行基因編輯和表達調控。

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

6. 載體與調控元件：常用表達載體如pHT系列、pDG系列，常配備強啟動子（如phr, apr, amyQ），終止子和復制起點，以實現(xiàn)高效可控的目的基因表達。此外，溫度敏感質粒、誘導型啟動子等元件的應用進一步增強了表達系統(tǒng)的靈活性和精確控制能力。

 

普健生物服務優(yōu)勢

 

1.擁有多種枯草芽孢桿菌表達載體，如pHT01、pHT43、pHT254；

2.有多種不同的表達宿主，如胞內表達的AS1、1012和BS168，分泌表達的WB800N，可滿足胞內或者分泌表達的不同要求；

3.可制備高效率的枯草芽孢桿菌感受態(tài)

原核表達系統(tǒng)適合純化的蛋白類型：

1. 不需要復雜修飾的蛋白

 

（1）大多數(shù)酶類，特別是那些活性依賴于一級結構而非高級結構或特定糖基化模式的酶。

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

 

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

3. 研究級蛋白：在實驗室條件下，用于生化分析、晶體學研究、免疫反應測試等目的的蛋白，往往無需嚴格控制其后修飾，只要求高純度和產(chǎn)量。

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

普健生物擁有不同生物表達系統(tǒng)，提供各種重組蛋白的生產(chǎn)純化，涵蓋不同科研領域的熱門靶點，滿足不同客戶的實驗需求。歡迎咨詢！

下期將帶科研小伙伴們介紹真核表達的兩種常見系統(tǒng)！