原核表达条件优化

我认为，进行原核表达条件优化主要应注意以下几方面：1．密码子最优化（codon of optimization）：大肠杆菌某些核糖体蛋白质中的使用频率不同，有最佳密码子（optimal codons）或偏爱密码子（preferred codons），稀有或利用率低的密码子（rare or low-usage codons）。

大肠杆菌稀有密码子主要有ATA，CTA，CCC，ACG，CGA，CGG，AGG，GGA，GGG等。

另外，大肠杆菌偏爱的终止密码子为UAA，而哺乳动物偏爱的终止密码子为UGA。

同时，终止密码子的下游碱基对翻译有效终止有影响，大肠杆菌中UAAN，N的影响力次序为：U>G>A，C；哺乳动物中UAGN，N的影响力次序为：A，G>>C，U。

我用的pET-43.1，先用宿主菌BL21（DE3），没有目的带出现，后改用RosettaBlueTM（DE3），目的蛋白表达效率达50%以上，并且是可溶的。

2．启动子是DNA链上RNA聚合酶的识别位点和结合位点，外源基因表达的理想启动子是可以指导高效转录，保证目的基因高效表达的启动子。

乳糖启动子是最常用的启动子，但容易引起外源基因的渗漏表达，对细胞的生长产生毒害作用；其他从乳糖启动子构建而来的启动子，多用IPTG诱导，IPTG对菌体也有毒害作用。

若IPTG对宿主菌有毒，可以同时加入IPTG和乳糖诱导表达，这样可减少IPTG的浓度。

若目的蛋白有毒，可用Invitrogen公司的pLEX系统等。

3．培养基的成分：用M9ZB和NZCYM培养基培养细菌，增加细菌质粒拷贝数；用LB培养基表达外源蛋白，提高蛋白表达量。

【毒性较大蛋白表达条件优化】：１）一般发酵时高温、高浓度诱导剂（ＩＰＴＧ）有利于表达表达包涵体形成，减少毒性。

２）加大氨苄的浓度（可达400mｇ／ｍｌ）并提高培养基中葡萄糖浓度（可达0.5％）有利于稳定表达，并要及时补充葡萄糖使其浓度维持在0.5％。

【专题讨论】原核表达条件优化！会不会是蛋白质的表达量低，电泳并不能反映出来，典型的例子是干扰素，虽然电泳没有新生条带，但是裂解上清的活性却很高。

“疑为降解条带”会不会是宿主菌蛋白，42度发酵，可抑制宿主菌蛋白表达疑为降解条带”会不会是宿主菌蛋白?那条带也挂在亲合柱子上的，发酵的细菌蛋白却没有。

挂在亲合柱子上,也有可能是非特异性条带，如用HIS TAG亲合柱，加大米错量试一下。

胞内表达有生物活性蛋白的一些策略包涵体的形成仍然是胞内基因表达巨大障碍，考虑到易聚合蛋白质复性的艰辛以及收得率的问题,胞内直接表达有生物活性的蛋白质仍然有一定的意义，到现在为止，形成包涵体的理化因素仍然不清楚，统计分析的出的结论是六个因素与包涵体的形成有关：电荷的分布、转型氨基酸残基的含量、半胱氨酸的含量、脯氨酸的含量、亲水性和总氨基酸数量（1）。

有多种手段用于减少包涵体的形成以及促进蛋白质的折叠，如低温培养（3、4、11）、宿主菌的选择（12）、某些氨基酸残基的取代（14）、共表达分子伴侣（17）、硫氧还蛋白的融合表达或与目标蛋白共表达（18）和利用硫氧还蛋白还原酶缺陷菌株作为宿主菌（2、16）等。

胞内的氧化还原势是另外的问题，细菌的胞内蛋白质半胱氨酸残基和二硫键较少，含有大量二硫键的蛋白质则被输送到胞浆以外。

这样那些依靠二硫键来稳定蛋白质四级结构的蛋白质在细菌的胞浆内因为缺乏形成二硫键的系统如DsbA/DsbB难以正确折叠。

有人分离到允许胞内二硫键形成的突变株，这些突变株使编码硫氧还蛋白还原酶的TrxB基因失活以及造成一定的还原势。

硫氧还蛋白本身对于二硫键的形成不是必需的（16），该作者认为胞内有其他的类似于硫氧蛋白的蛋白能被硫氧还蛋白还原酶还原，在硫氧还蛋白还原酶缺陷的情况下，处于氧化状态的这类蛋白质能促进二硫键的形成。

这些硫氧还蛋白还原酶缺陷菌被证实为在大肠杆菌中生产复杂蛋白质的很有价值的工具。

Novagen公司pET宿主菌系列中的AD494（DE3）和Origami B(DE3)都是TrxB基因突变菌株。

猪繁殖候选基因 Lhx8的原核表达及条件优化王晶晶;毛慧;陈琳;何闪;潘雪男【摘要】以猪卵巢组织的总 rNA 为模板，采用 rT-PCr 方法扩增猪 Lhx8基因完整的开发阅读框，将该基因克隆到原核表达载体 pET28a （＋）中，构建了原核重组质粒 pET28a （＋）-Lhx8。

将重组质粒转化 rosetta（DE3）菌株，经 IPTG 诱导表达及 SDS-PAGE 检测后，发现1条特异的蛋白表达条带，分子量为37 kD 左右。

通过对 IPTG浓度和诱导时间的优化，结果显示融合蛋白的最佳诱导浓度为0.4 mmol/L IPTG，最佳诱导时间为37℃诱导12 h。

%Using total rNA of pig ovary as PCr template,the full open reading frame (OrF)of pig Lhx8 gene was obtained by rT-PCr and then cloned into pET28a (+)vector.The pET28a (+)-Lhx8 vector was con-structed and confirmed by restriction enzyme digestion and sequence analysis.The recombinant plasmids were transformed into rosetta(DE3)cells and induced by IPTG.The recombinant fusion protein with MW 37 kD was detected by SDS-PAGE.The recombinant fusion protein reached the peak expression after the transformants cul-tured for 12 h at 37 ℃.The optimal concentration of IPTG was 0.4 mmol/L.【期刊名称】《上海农业学报》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P54-57)【关键词】猪;Lhx8基因;原核表达;条件优化【作者】王晶晶;毛慧;陈琳;何闪;潘雪男【作者单位】上海市农业科学院畜牧兽医研究所，上海 201106;上海市农业科学院畜牧兽医研究所，上海 201106;上海市农业科学院畜牧兽医研究所，上海201106;上海市农业科学院畜牧兽医研究所，上海 201106;上海市农业科学院畜牧兽医研究所，上海 201106【正文语种】中文猪繁殖候选基因Lhx8的原核表达及条件优化王晶晶，毛慧，陈琳，何闪，潘雪男（上海市农业科学院畜牧兽医研究所，上海201106）作者简介：王晶晶（1982—），女，博士，助理研究员，研究方向为猪的遗传育种与繁殖通信作者：潘雪男（1966—），男，本科，高级畜牧师，主要从事畜牧兽医技术的研究与推广。

原核表达条件优化E.coli中蛋白表达量的因素除载体启动子结构以外，还有质粒拷贝数、质粒稳定性、mRNA结构、密码子的偏爱性和宿主菌的生长状态等因素[58]。

由于V ector NTI suitor7.0软件模拟表达，可知mRNA结构和密码子的偏爱性两个影响因素不会造成表达困难，所以本实验的工作主要针对载体拷贝数、载体稳定和宿主菌的生长状态。

本实验中重组表达质粒PrP-pET-32a（+）不稳定的原因可能是PrP对E.coli BL21（DE3）具有细胞毒性。

pET-32a（+）来源于pBR-322，pBR-322源于ColE1。

ColE1、pBR-322 、pET-32a（+）都失去了分配功能区par。

而天然质粒具有功能区par，可以保证质粒在每次细胞周期中准确的进行分离，并均等的分配到子代细胞中去。

功能区par对质粒PrP-pET-32a（+）的稳定性是不可缺少的[4]。

缺少功能区par的pET-32a （+）质粒在每次细胞周期中随机分配到子代细胞中去，无细胞毒性时约98% E.coli BL21（DE3）会带有质粒（见《pET System Manual》34页）。

表达有细胞毒性蛋白的E.coli BL21（DE3）不具有生长优势，而且随细菌培养时间的增加β-内酰氨酶将逐渐释放到溶液中去，破坏溶液中的AMP。

【β-内酰氨酶功能强大，细菌培养稀释1000倍以后还能破坏几乎所有的AMP（见《pET System Manual》33页）】。

这样本不具有生长优势的表达菌又失去了选择压力，造成大部分新生细菌无质粒，表现为表达困难。

本实验证实约60%以上的细菌无质粒。

鉴于以上原因，本实验将融合蛋白Trx-PrP C27-30表达分成两个阶段，前一个阶段为质粒生长阶段，主要保证质粒的稳定性和提高质粒的拷贝数；后一个阶段为融合蛋白表达阶段，待细菌生长达饱和以后，诱导融合蛋白Trx-PrP C27-30的表达。

溶藻弧菌dtd基因的克隆及原核表达条件优化陈立明;庞欢瑛;简纪常;吴灶和【摘要】根据NCBI数据库中已发表的溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)全基因组序列合成一对特异性引物,应用聚合酶链式反应(PCR技术)扩增溶藻弧菌HY9001菌株dtd基因,将其定向克隆到原核表达载体pET-32a构建重组表达质粒pET-DTD,并对其进行诱导温度、诱导时间、诱导IPTG浓度等条件的优化,最后探究其纯化时最佳咪唑洗脱浓度.结果表明:DTD蛋白成功表达,且其以包涵体的形式存在,在诱导温度37C、IPTG浓度0.1 mmol/L条件下诱导5h表达量最高,纯化最佳咪唑洗脱浓度为150 mmol/L.【期刊名称】《广东海洋大学学报》【年(卷),期】2014(034)003【总页数】6页(P52-57)【关键词】溶藻弧菌;dtd;基因克隆;原核表达;条件优化【作者】陈立明;庞欢瑛;简纪常;吴灶和【作者单位】广东海洋大学水产学院,广东湛江524088;广东省水产经济动物病原生物学及流行病学重点实验室,广东湛江524088;广东省教育厅水产经济动物病害控制重点实验室,广东湛江524088;广东海洋大学水产学院,广东湛江524088;广东省水产经济动物病原生物学及流行病学重点实验室,广东湛江524088;广东省教育厅水产经济动物病害控制重点实验室,广东湛江524088;广东海洋大学水产学院,广东湛江524088;广东省水产经济动物病原生物学及流行病学重点实验室,广东湛江524088;广东省教育厅水产经济动物病害控制重点实验室,广东湛江524088;广东省水产经济动物病原生物学及流行病学重点实验室,广东湛江524088;广东省教育厅水产经济动物病害控制重点实验室,广东湛江524088;仲恺农业工程学院,广东广州510225【正文语种】中文【中图分类】S941溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)属于弧菌科(Vibrionaceae)，弧菌属(Vibrio)，又名藻朊酸弧菌、解藻酸弧菌、解藻朊酸内克氏菌[1]，是一种嗜盐嗜温、兼性厌氧的海生革兰氏阴性短杆细菌。

原核表达系统三大要素的选择及优化(总4页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--原核表达系统是目前使用最广泛、最完善的重组蛋白表达系统，具有遗传背景清晰、表达周期快、表达量高、成本低等优势，缺点是无法进行蛋白的翻译后修饰，得到具有生物活性蛋白的几率较小。

原核表达系统适用于表达原核来源的蛋白或不需要翻译后修饰的真核来源蛋白。

在原核蛋白表达过程中，需要综合考虑表达菌株、质粒载体、表达条件三大因素，以获得最满意的表达效果。

下面为大家一一介绍这三大因素的选择和优化。

1. 表达菌株菌株的选择往往是大家最容易忽视的，大多数人会选择使用自己实验室有的或用过的表达菌株。

当蛋白表达效果不佳时，大多会在质粒载体或表达条件上找原因，而不会考虑菌株的选择是否合适。

但作为表达宿主，菌株一定会对外源基因表达蛋白产生影响。

图1 大肠杆菌原核表达系统常用的菌株包括大肠杆菌、芽孢杆菌和链霉菌。

其中运用最为广泛的就是大肠杆菌表达系统。

以下为大家列出了一些常用的大肠杆菌表达菌株，可根据不同的需求进行选择。

2. 质粒载体质粒表达载体上的重要元件包括启动子，多克隆位点，终止子，复制子，信号肽，融合标签，筛选标记等。

根据载体上这些元件的特性，有多种质粒可供选择。

图2 大肠杆菌表达质粒pET-22b(+)图谱启动子：根据启动子的强弱考虑，强启动子可以提高蛋白表达量；弱启动子可以降低本底表达、增加可溶表达、表达小量伴侣蛋白等。

根据启动子的作用方式考虑，组成型启动子使宿主不停的表达重组蛋白；诱导型启动子使宿主在特定诱导条件下表达重组蛋白。

终止子：终止子的作用在于保护mRNA在核外不被降解，延长mRNA的寿命，以提高重组蛋白表达量。

对于T7系统来说，由于T7 RNA聚合酶效率非常高，保证一直有充足的mRNA提供翻译，所以终止子对其影响不大，只有一些自身带有起始密码子的外源基因需要终止子。

复制子：复制子决定质粒载体拷贝数，拷贝数越高，重组蛋白表达量就越高。

pGEX—4T—1—Neurexin 1β原核表达载体构建及表达条件的优化作者：徐岩王梦林侯筱宇来源：《中国科技纵横》2015年第24期【摘要】目的：构建Neurexin 1β（Nrx 1β）原核表达重组体。

方法：以pcDNA3.1-Myc-Nrx 1β真核表达载体为模板，经PCR扩增Nrx 1β目的基因，然后将其亚克隆入pGEX-4T-1载体，构建其原核表达载体，转化入宿主菌BL21，选用IPTG进行诱导表达，优化表达条件，SDS-PAGE检测Nrx 1β的蛋白表达。

结果：N rx 1β目的基因扩增成功，经克隆后成功连接至pGEX-4T-1，重组体酶切结果及测序结果与预期结果一致。

转化入BL21后在IPTG的作用下成功表达，且在24°C时， IPTG浓度为0.2 mmol/L诱导12 h后Nrx 1β的蛋白表达量最高。

结论：该研究成功构建了pGEX-4T-1-Nrx 1β原核表达载体，并优化了Nrx 1β的蛋白表达条件，为下一步研究该蛋白质的功能奠定基础。

【关键词】Neurexin 1β 原核表达载体表达条件【Abstract】Objective： To construct the prokaryotic expressing plasmid recombinant for Neurexin 1β （Nrx 1β）. Method：Nrx 1β cDNA was obtained by PCR from pcDNA3.1-Myc-Nrx 1β eukaryotic expression vector， and cloned into the pGEX-4T-1 vector. The positive prokaryotic expressi on vector was transformed into Escherichia coli BL21. The expression of Nrx 1β was induced by IPTG with optical condition and was detected by SDS-PAGE. Result：Gene of Nrx 1β was successfully amplified， and the PCR product was ligated into pGEX-4T-1. Results of restriction enzyme digestion and sequencing were consistent with expectations. After transforming into BL21，the protein expression was successfully induced by IPTG. Conclusion：The study constructed Nrx 1β prokaryotic expressing plasmid recombinant successfully， and optimized the protein expression of Nrx 1β，which provide the foundation for studying the role of Nrx 1β in nervous system.【Key words】Neurexin 1β； prokaryotic expressing vector； expression condition1 引言Neurexin（Nrx）是一种突触前膜蛋白，他们大多定位于突触前膜并含有一个跨膜结构域。