生物表達系統(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”的表達方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。這類異源蛋白質(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(yīng)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(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(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(shè)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(shù)和自動化控制系統(tǒng)，可以在反應(yīng)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(diào)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(zhì)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(wù)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(zhì)粒構(gòu)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(zhì)胞內(nèi)表達及周質(zhì)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(wù)：表達方案設(shè)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(nèi)毒素去除及測定)、 質(zhì)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護等方面有著廣泛的應(yīng)用，而且在基因工程和蛋白質(zhì)表達領(lǐng)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(guān)鍵特點及其應(yīng)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(zhì)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(diào)控網(wǎng)絡(luò)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(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記進行基因編輯和表達調(diào)控。

5. 適應(yīng)性強：能在較寬的溫度、pH值范圍內(nèi)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(diào)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(zhì)粒、誘導型啟動子等元件的應(yīng)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(wù)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(nèi)表達的AS1、1012和BS168，分泌表達的WB800N，可滿足胞內(nèi)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(jié)構(gòu)而非高級結(jié)構(gòu)或特定糖基化模式的酶。

（2）結(jié)構(gòu)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(chǔ)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(yīng)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(lǐng)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)！