摘要:
表達不同于其它一些實驗,比如:提取質粒、PCR、電鏡切片,這些人為控制的因素比較多,出問題相對來說也比較好分析。表達呢,你把質??寺『美玻唤o細胞,然后有些事情就不全是你要怎樣就怎樣了。原核表達在表達當中來說還是比較簡單,細菌培養(yǎng)條件簡單、生長速度快,需要的儀器和培養(yǎng)基都比較便宜。當然,它也存在一些缺乏修飾、細胞內部還原性過高等缺點。
原核表達從一開始的設計就非常重要,所謂好的開始是成功的一半。做足準備功夫,可是省去很多將來后悔的事情。首先,我們要根據(jù)是否要求可溶將載體分成兩大類,如果希望可以同時嘗試多種表達系統(tǒng),也有許多商業(yè)化的系統(tǒng)供選擇。
前面已經(jīng)介紹過許多公司的商業(yè)化載體、菌株和多系統(tǒng)表達體系,現(xiàn)在我想先從自己的蛋白分析講起。同樣的載體、同樣的系統(tǒng),很可能表達這個蛋白表達量奇高,但是另外一個就是做不出來,所以沒有的載體,只有永恒的分析。當然如果你的蛋白曾經(jīng)在原核系統(tǒng)中成功表達出來那是的,選擇同樣的載體表達成功率會高很多。如果沒有也嘗試找一些曾經(jīng)表達過和你的蛋白擁有相類似結構的文獻。比如大部分含有哺乳動物src同源的SH2蛋白相互作用域的蛋白都是用 pGEX系列載體表達出來的。根據(jù)經(jīng)驗而言,含有較少半胱氨酸和脯氨酸的、平均大小為60kD的單體蛋白較容易表達。
在下面將列出幾個影響表達的因素,大家可以在表達前根據(jù)這幾個因素自己分析一下:
翻譯起始位點
現(xiàn)在大部分的表達載體都提供起始位點,所以它已經(jīng)把起始密碼子與核糖體結合位點的距離進行優(yōu)化了,一般情況下不需要自己再加,不過還是要留意載體圖譜上是否注明有起始密碼子和終止密碼子
GC含量
表達序列中的GC含量超過70%的時候可能會降低蛋白在大腸桿菌中的表達水平。GC含量可以利用DNA STAR、Vector NTI Suite等軟件進行預測。
二級結構
在起始密碼子附近的mRNA二級結構可能會抑制翻譯的起始或者造成翻譯暫停從而產(chǎn)生不*的蛋白。如果利用軟件分析DNA或RNA結構上有柄(stem)結構,并且結合長度超過8個堿基,這種結構會因為位點專一突變等因素而變得不穩(wěn)定。
基因或者蛋白的大小
一般說來小于5kD或者大于100kD的蛋白都是難以表達的。蛋白越小,越容易被降解。在這種情況下可以采取串聯(lián)表達,在每個表達單位(即單體蛋白)間設計蛋白水解或者是化學斷裂位點。如果蛋白較小,那么加入融合標簽GST、Trx、MBP或者其它較大的促進融合的蛋白標簽就較有可能使蛋白正確折疊,并以融合形式表達。
對于另一個,大于60kD的蛋白建議使用較小的標簽,如6×組氨酸標簽。對于結構研究較清楚的蛋白可以采取截取表達。當然表達時要根據(jù)目的進行截取,如果是要進行抗體制備而截取,那么一定要保證截取的部位抗原性較強。對于抗原性也可以利用軟件分析,比如Vector NIT Suite或者一些在線軟件,不過在分析之余也要認識到這是一種數(shù)據(jù)統(tǒng)計的結論,如果蛋白和免疫動物親緣關系較遠的話還是不妨一試的。
親疏水性
這也是一種經(jīng)驗之談,相信經(jīng)常做表達的人都發(fā)現(xiàn)表達親水區(qū)域時表達量會比較高,如果你要表達一個膜蛋白,那么勸你做好長期抗戰(zhàn)的準備吧。有許多軟件可以對氨基酸的親疏水性進行分析,比如Vector NIT Suite,除此之外還可以利用在線跨膜區(qū)預測軟件http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/ 對跨膜區(qū)進行預測。
對于自己表達的蛋白有所了解后就可以開始對載體進行選擇了,目前商業(yè)化的載體基本上包含以下幾個元件:

除了上面標出的元件外還需要有復制起點,它對于控制質粒的拷貝數(shù)非常重要;另外就是篩選標記了,比如藍白斑篩選的lacZ,各種抗生素標記。在以上幾個元件中,我們需要注意的是負責調節(jié)與啟動的元件,也就是調控子和啟動子。其中啟動子對于蛋白表達的速度起著*的作用,它與zui終蛋白的表達量、是否可融密不可分。這里,對于世面上廣泛銷售的幾種原核表達載體使用的啟動子進行總結。
| 啟動子 | 來源 | 調控手段(濃度) | 強度 |
| LacUV5 | 乳糖操縱元 | lacI/IPTG (0.1-1mM) | 強 |
| Trp | 色氨酸操縱元 | trpR 3-β-吲哚丙烯酸 | 強 |
| Tac | 結合了色氨酸啟動子的-35序列和乳糖啟動子的-10序列 | lacI/IPTG (0.1-1mM) | 強 |
| PL | λ噬菌體 | λcI阻遏物/溫度 | 強 |
| 噬菌體T5 | T5噬菌體 | lacI/IPTG (0.1-1mM) | 強 |
| pBAD | 阿拉伯糖操縱元 | AraBAD/阿拉伯糖(1μm-10mM) | 嚴謹 |
| T7 | T7 RNA聚合酶 | lacI/IPTG (0.1-1mM) | 非常強 |


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