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生物表達系統在工業(yè)和醫療領(lǐng)域的應用日益廣泛，尤其在“異源蛋白”的表達方面發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。這類(lèi)異源蛋白質(zhì)涵蓋了從重組亞單位疫苗、創(chuàng )新藥物到改良農作物等各種重要產(chǎn)物。目前，業(yè)界采用的表達系統主要包括真核(哺乳動(dòng)物細胞，昆蟲(chóng)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(jiàn)的蛋白表達系統中兩個(gè)常見(jiàn)的原核表達系統，以及它們各自獨特的屬性和應用前景。
原核表達系統
大腸桿菌表達系統
大腸桿菌（Escherichia coli）作為最常見(jiàn)的原核生物表達系統，因其一系列顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣受歡迎，尤其是在重組蛋白的生產(chǎn)中占據舉足輕重的地位。其優(yōu)點(diǎn)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(shí)間，并能在簡(jiǎn)單的營(yíng)養條件下迅速生長(cháng)，這意味著(zhù)可以短時(shí)間內獲得大量菌株，非常適合大規模蛋白的生產(chǎn)。
2）成本效益：與其他表達系統相比，大腸桿菌的培養基價(jià)格低廉，且不需要復雜的培養設施，降低了生產(chǎn)成本。此外，由于其高效的生長(cháng)和表達能力，通常能實(shí)現較高的蛋白產(chǎn)量，進(jìn)一步提升了經(jīng)濟效益。
3）大規模發(fā)酵能力：大腸桿菌表達系統非常適合工業(yè)級的蛋白生產(chǎn)。借助先進(jìn)的發(fā)酵技術(shù)和自動(dòng)化控制系統，可以在反應器中實(shí)現連續或分批培養，達到克至噸級別的蛋白產(chǎn)出。
4）廣泛的載體和啟動(dòng)子選擇：市場(chǎng)上有豐富的表達載體和誘導系統可供選擇，例如pET系列、pGEX系列等，它們攜帶著(zhù)不同的啟動(dòng)子（如T7、tac等），可以根據具體需求調整蛋白表達的時(shí)間點(diǎn)和水平。
5）可控性表達：大多數商業(yè)可用的大腸桿菌表達系統都配備了可控的啟動(dòng)子，通過(guò)添加特定的誘導劑（如IPTG）來(lái)誘導蛋白表達，這有助于避免在細胞生長(cháng)初期因過(guò)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(shí)會(huì )以不溶性的包涵體形式積累，但這可通過(guò)優(yōu)化培養條件、添加變性劑或采用溶解表達菌株等方式得到解決。近年來(lái)，一些特殊的大腸桿菌菌株已被開(kāi)發(fā)出來(lái)，專(zhuān)門(mén)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(gè)質(zhì)粒構建提供4～12種表達條件，更有同時(shí)進(jìn)行多達1000種方案的高通量表達測試套餐。
2. 提供經(jīng)過(guò)篩選的多種大腸桿菌表達載體；滿(mǎn)足特定蛋白質(zhì)胞內表達及周質(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(wèn)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(jìn)行誘導表達)，以及其它特殊表達菌株，滿(mǎn)足客戶(hù)的不同需求。
4. 大規模生產(chǎn)：可滿(mǎn)足每批次1-4000L的生產(chǎn)規模。
5. 一站式服務(wù)：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、后續加工處理(標簽切除、內毒素去除及測定)、 質(zhì)檢及報告整理。
枯草芽孢桿菌表達系統
枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)作為一種革蘭氏陽(yáng)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(zhù)廣泛的應用，而且在基因工程和蛋白質(zhì)表達領(lǐng)域也展現出獨特的優(yōu)勢。下面詳細介紹枯草芽孢桿菌表達系統的關(guān)鍵特點(diǎn)及其應用：
1. 安全性高：枯草芽孢桿菌屬于GRAS(Generally Recognized As Safe)類(lèi)別，意味著(zhù)其對人體安全無(wú)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，可以直接將目的蛋白釋放到培養基中，簡(jiǎn)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(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座子系統，可以引入異源基因，利用抗生素抗性或其他選擇標記進(jìn)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(cháng)，適用于不同規模的發(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(dòng)子（如phr, apr, amyQ），終止子和復制起點(diǎn)，以實(shí)現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(dòng)子等元件的應用進(jìn)一步增強了表達系統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，如胞內表達的AS1、1012和BS168，分泌表達的WB800N，可滿(mǎn)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)
原核表達系統適合純化的蛋白類(lèi)型：
1. 不需要復雜修飾的蛋白
（1）大多數酶類(lèi)，特別是那些活性依賴(lài)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(jiǎn)單的小分子量蛋白，例如各種抗體的Fab段或scFv（單鏈可變區片斷），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(lái)源的酶、毒素、抗菌肽等。
3. 研究級蛋白：在實(shí)驗室條件下，用于生化分析、晶體學(xué)研究、免疫反應測試等目的的蛋白，往往無(wú)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(lái)促進(jìn)蛋白的溶解性提升、便于后續純化步驟，這類(lèi)蛋白在原核系統中的表達效果通常較好。
普健生物擁有不同生物表達系統，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(mén)靶點(diǎn)，滿(mǎn)足不同客戶(hù)的實(shí)驗需求。歡迎咨詢(xún)！
下期將帶科研小伙伴們介紹真核表達的兩種常見(jiàn)系統！
