大腸桿菌重組蛋白表達載體的原理

日期：2023-05-15 17:08:57

大腸桿菌是重組蛋白表達的常見細菌載體之一。重組蛋白表達載體是將目的基因或外源蛋白表達序列插入到載體中后，在宿主細胞中進行表達的工具。本文將詳細介紹大腸桿菌重組蛋白表達載體的原理。

選擇適當的重組蛋白表達載體

在大腸桿菌中，常用的重組蛋白表達載體主要有pET、pGEX等，以及其變種。這些載體有不同的優點和適用范圍。例如，pET系列載體在特定缺陷突變的大腸桿菌菌株BL21(DE3)中，能夠實現高效的過量表達，適合于表達難以穩定折疊的蛋白質；pGEX載體則帶有GST標簽，能夠在表達之后方便地進行純化，適合于表達小分子親和試劑或結構域等等。

插入目的基因或外源蛋白表達序列

重組蛋白表達載體都是線性脫敏的，具有多個限制性酶切位點，方便將目的基因或外源蛋白表達序列插入其中。首先，需要根據目的基因或蛋白質序列設計引物，擴增出該序列并使用限制性酶切割。然后，將產生的片段與載體進行連接，最終得到重組載體。這個過程可以通過PCR、酶切和連接等常規分子生物學技術手段實現。

轉化宿主細胞

重組載體構建完成后，需要將其轉化到大腸桿菌中。轉化的概念是指將外源DNA或RNA導入細胞內，使其成為細胞的一部分。在基因克隆和基因工程中，轉化技術是一個非常重要的基礎技術。一般來說，載體DNA會通過電穿孔或熱激等方法導入到宿主細胞內，然后在培養基中進行篩選。

轉化后的大腸桿菌經過培養和誘導條件的調節，會開始表達目的蛋白質。一般來說，重組載體會帶有啟動子、調控元件和終止子等重要的基因元件，可以控制蛋白質表達的水平和可能的產物形式。常用的誘導條件包括用異丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）等物質刺激。此外，可以使用特定缺陷突變的大腸桿菌菌株，來實現高效的過量表達。

蛋白純化

表達后的蛋白質需要進行純化。重組載體的優點之一是它們經常帶有特定表達標簽或序列，如6xHis標簽、GST標簽等，方便后續的蛋白質純化。例如，在pET系統中，常用親和層析技術（如鎳柱親和層析）實現純化。而在pGEX系統中，則采用谷胱甘肽-S-轉移酶（GST）標簽的特性，選擇谷胱甘肽親和層析進行純化。

大腸桿菌重組蛋白表達載體的原理是將目的蛋白質表達序列插入到載體中，轉化到大腸桿菌中進行表達和純化。這個技術對于生命科學領域和工業生產中的蛋白質研究都具有重要的應用前景。