广义的原核表达,是指发生在
原核生物内的
基因表达。狭义的原核表达,常出现于
生物工程中。是指通过基因克隆技术,将
外源目的基因,通过构建
表达载体并导入表达菌株的方法,使其在特定原核生物或细胞内表达。
一个完整的表达系统通常包括配套的
表达载体和表达菌株。如果是特殊的诱导表达还包括诱导剂,如果是
融合表达还包括
纯化系统或者Tag检测等等。选择表达系统通常要根据实验目的来考虑,比如表达量高低,目标蛋白的活性,表达产物的纯化方法等等。
为了获得高水平的
基因表达产物,人们通过综合考虑控制转录、翻译、蛋白质稳定性及向胞
外分泌等诸多方面的因素,设计出了许多具有不同特点的
表达载体,以满足表达不同性质、不同要求的
目的基因的需要。
通常
表达载体都会选用高拷贝的
复制子。pSC101类质粒是严谨方式复制,
拷贝数低,pCoE1,pMBI(pUC)类的复制子的拷贝数高达500以上,是表达载体常用的。通常情况下
质粒拷贝数和表达量是非线性的
正相关,当然也不是越多越好,超过细胞的承受范围反而会损害细胞的生长。如果碰巧需要2个质粒
共转化,就要考虑复制元是否相容的问题。
氨苄青霉素抗性是最常见的筛选标记,
卡那霉素或者是
新霉素次之,通常是另一个载体的筛选标记用。
四环素,
红霉素和
氯霉素等已经日渐式微。
抗性基因的选择要注意是否会对研究对象产生干扰,比如代谢研究中要留意抗性基因编码的酶是否和
代谢物相互作用。在
表达筛选中要注意的问题应该就是LB倒板前加抗生素的温度,温度过高容易导致抗生素失效。对于做表达来说,如果不是要研究
启动子的强弱,通常比较少关心或者用到
报告基因吧。
绿色荧光蛋白是最常用的报告基因了。其他还有
半乳糖苷酶、
荧光素酶等。一些
融合表达Tag也有报告基因的功能。
启动子的强弱是对表达量有决定性影响的因素之一。从转录模式上看有
组成型表达和诱导调控型表达。lac和Tac,PL和PR,T7是最常用的启动子。
转录终止子对
外源基因在
大肠杆菌中的高效表达有重要作用,即控制转录的
RNA长度提高稳定性,避免质粒上异常表达导致质粒稳定性下降。放在
启动子上游的转录终止子还可以防止其他启动子的通读,降低本底。转录终止子有两类,
Rho因子作用下使
转录终止mRNA和根据模版上的对称序列形成
发夹结构而终止mRNA。常见的是rrnB rRNA
操纵子的T1T2串连转录终止子。
启动子下游从
转录起始位点开始延伸的一段碱基序列,其中能与rRNA16S
亚基3'端互补的
SD序列对形成
翻译起始复合物是必需的,多数载体启动子下游都有SD序列,也有些载体没有。
表达菌株是我们往往最容易忽视的一点。绝大多数重要的
目的基因都是在
大肠杆菌中表达的。不同的
表达载体对应有不同的表达菌株,一些特别设计的菌株更有助于解决一些表达难题。