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细菌的重组蛋白质表达系统蛋白质是构成生物体及细胞的重要组成部分，也是细胞功能的核心执行者。
为了研究和应用不同类型的蛋白质，科学家发展出了各种蛋白质表达系统。
其中，细菌的重组蛋白质表达系统是最常用的一种方法之一。
本文将详细介绍细菌重组蛋白质表达系统的原理、优势和应用。
一、原理细菌重组蛋白质表达系统利用细菌作为宿主来表达外源蛋白质。
这个系统主要包括以下几个重要组成部分：表达载体、宿主菌株、诱导系统和纯化方法。
1. 表达载体表达载体是指带有外源蛋白质编码序列的质粒。
这些质粒通常包括启动子、反义密码子和终止子等参与蛋白质表达的元件。
其中，启动子通过结合转录因子来启动蛋白质合成的过程。
反义密码子则能够增强蛋白质的长效稳定性，并促进其在细菌中的高效表达。
2. 宿主菌株宿主菌株在蛋白质表达系统中起到重要的作用，通常选择大肠杆菌作为宿主，主要因为大肠杆菌具有较高的生长速度、易于培养和常用的遗传工具。
此外，大肠杆菌本身产生的内切酶活性较低，有利于保护外源蛋白质的稳定性。
3. 诱导系统诱导系统是细菌重组蛋白质表达系统中的一个重要组成部分。
通常使用化学诱导或者温度诱导来启动表达载体中蛋白质编码序列的转录和翻译。
化学诱导通常通过添加一种诱导剂，如异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG），来激活载体中的启动子。
温度诱导则是通过改变培养温度来调节蛋白质表达。
4. 纯化方法纯化是细菌重组蛋白质表达系统中最关键的环节之一。
常用的纯化方法包括亲和纯化、碳水化合物基负载层析和凝胶过滤等。
这些方法能够根据蛋白质的特性和亲和性实现高效纯化。
二、优势与其他蛋白质表达系统相比，细菌重组蛋白质表达系统具有以下优势：1. 高效性细菌重组蛋白质表达系统是目前各种表达系统中最高效的一种方法之一。
通过优化表达条件和使用高效的诱导系统，可以实现高产量的蛋白质表达。
此外，细菌本身的生长速度也有助于高效表达。
2. 便捷性相比其他表达系统，细菌重组蛋白质表达系统的操作更为简便。
大肠杆菌表达体系的特点
大肠杆菌表达体系是一种常用的重组蛋白表达方法，具有以下特点：
1. 简单易用：大肠杆菌是一种常见的细菌，易于培养和操作。
其表达体系基于质粒介导的转化和表达，具有操作简单、成本低廉的优点。
2. 高表达水平：大肠杆菌表达体系能够实现高表达水平，通常可以达到10-50%的总蛋白含量。
这一特点使其成为生物制药和科学研究领域中最受欢迎的表达体系之一。
3. 多种表达宿主：大肠杆菌表达体系有多种表达宿主，包括
BL21(DE3)、Rosetta(DE3)、Origami(DE3)等。
这些表达宿主具有不同的特点，能够适应不同的表达需求。
4. 可定制化：大肠杆菌表达体系可以通过基因工程技术进行改造，实现蛋白质的定制化表达。
例如，可以通过融合表达标签、选择性培养、调控表达等方式来优化表达效果。
5. 可用于生物制药：大肠杆菌表达体系可以用于制备多种蛋白药物，如重组人胰岛素、干扰素、白介素等。
这些蛋白药物已经被广泛应用于临床治疗和研究领域。
总之，大肠杆菌表达体系是一种快速、高效、可定制化的表达系统，已经成为蛋白质表达和生物制药领域中最常用的表达系统之一。
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《基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的研究》一、引言基因工程技术的发展为生物医药领域带来了革命性的变革，其中重组DNA 技术作为一种能够改变生物体基因组的技术，为生产重组蛋白素（包括重组人胰岛素）提供了可行性。
本文将从深度和广度两个方面来探讨基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的研究。
二、基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的原理在基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的研究中，首先需要获取重组人胰岛素的基因序列，然后以质粒或病毒为载体将其转染至大肠杆菌的体内，经过培养和发酵，大肠杆菌体内合成重组人胰岛素，并通过纯化后得到最终的产品。
三、基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的研究进展1. 基因克隆技术的应用基因克隆技术的应用是基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的关键技术之一。
利用限制酶切剪切 DNA，然后重组连接，将重组的DNA 导入质粒内，再将质粒导入大肠杆菌细胞内，实现外源基因的表达。
2. 基因工程大肠杆菌的选择为了高效地生产重组人胰岛素，研究者需要筛选高产重组蛋白素的大肠杆菌菌株，并进行相关的改造以提高其产量。
3. 发酵工艺的优化发酵工艺的优化对于提高重组人胰岛素的产量至关重要。
包括对培养基成分、厌氧发酵条件、发酵时间等因素的优化。
四、基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的意义基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素具有重要的生物医药意义。
大肠杆菌是一种广泛存在于自然界中的细菌，其发酵生产成本低、抗污染能力强，适用于大规模工业化生产。
另重组人胰岛素与天然胰岛素具有相同的生物活性，可以作为治疗糖尿病的药物，在临床上有着重要的应用前景。
五、个人观点和理解基因工程大肠杆菌发酵生产重组人胰岛素的研究是基因工程技术的一个重要应用方向，其有着较高的生产效率和较低的成本，为生物医药领域带来了巨大的潜力和机遇。
但是，需要注意的是，基因工程技术在应用过程中也存在一些伦理和社会问题，例如生物安全性、环境影响等方面，需要引起足够的重视。
高中组 11年级生物化学3人项目重组蛋白IFNGA在大肠杆菌中的表达与纯化重组蛋白IFNGA在大肠杆菌中的表达与纯化摘要：干扰素γ（Interferon gamma，IFN-γ）是体内重要的细胞因子，能够通过调控免疫相关基因的转录协调机体的免疫反应，具有抗病毒、抗肿瘤、增强免疫力能功能。
目前对于IFN-α、IFN-β重组表达的较多，而关于IFN-γ 蛋白的纯化表达较少.因此,本研究使用PCR方法扩增IFN-γ基因，将IFN-γ基因分别插入原核表达载体pET-30构建重组表达质粒pET-30--IFN-γ，转化大肠杆菌BL21和Rosetta菌株，在IPTG诱导下表达IFN-γ，SDS-PAGE分析重组表达蛋白。
结果表明：成功构建重组表达质粒pET-30-IFN-γ；表达产物主要以包涵体形式存在；经Ni2+-NTA亲和层析纯化，获得高纯度重组蛋白。
本实验纯化的蛋白有望在今后用于医学和生物学研究中。
关键词：干扰素；IFN-γ 蛋白；大肠杆菌表达系统；重组表达；蛋白纯化；一、研究背景干扰素（IFN）是一种广谱抗病毒剂，并不直接杀伤或抑制病毒，而主要是通过细胞表面受体作用使细胞产生抗病毒蛋白，从而抑制病毒（比如：乙肝病毒）的复制。
其类型分为三类，α-（白细胞）型、β-（成纤维细胞）型，γ-（淋巴细胞）型；同时还可增强自然杀伤细胞（NK细胞）、巨噬细胞和T淋巴细胞的活力，从而起到免疫调节作用，并增强抗病毒能力。
干扰素是一组具有多种功能的活性蛋白质（主要是糖蛋白），是一种由单核细胞和淋巴细胞产生的细胞因子。
它们在同种细胞上具有广谱的抗病毒、影响细胞生长，以及分化、调节免疫功能等多种生物活性。
其中，IFN-γ是体内重要的免疫调节因子，能通过与细胞表面受体结合，诱导病毒感染细胞产生多种抗病毒蛋白，使细胞内产生抗病毒状态而发挥抗病毒作用。
在诱导效应因子表达的同时，由于IFN-γ能够提高细胞表面MHC分子的表达，增强免疫活性细胞对病原体的杀伤作用，从而协同促进了机体对病毒感染细胞的杀灭，而使机体处于抗病毒状态。
Vol.53,No.07. 2019DOI：10.3969/j.issn.2095-1205.2019.07.23提高大肠杆菌重组蛋白可溶性表达方法研究进展张真汪燕马振刚（重庆市动物生物学重点实验室，重庆市媒介昆虫重点实验室，重庆师范大学重庆401331）摘要大肠杆菌表达系统与其他外源表达系统相比具有重组蛋白产量高、易操作、生长速度快和成本低等特点。
通过大肠杆菌表达重组蛋白是一种既高效又经济的途径。
然而，外源蛋白在大肠杆菌中表达时往往处于还原性环境的胞质中，而在胞质中外源蛋白不易形成二硫键，出现外源蛋白无法正确折叠的现象，从而形成不可溶的包涵体。
文章在近年提高大肠杆菌重组蛋白可溶性表达研究的基础上，从选择适当的载体和宿主、外源蛋白与其他辅助蛋白共表达、降低蛋白合成速率、提高周质蛋白表达、融合标签表达、肽标签表达、替换蛋白质中的氨基酸、改变培养基的条件等方面进行了综述，为研究者根据外源蛋白自身特点，优化外源蛋白可溶性表达方法提供了参考。
关键词外源蛋白；可溶性表达；大肠杆菌；包涵体中图分类号:Q78文献标识码:A文章编号:2095-1205(2019)07-37-04 Advances in Improving the Soluble Expression of EscherichiaColi Recombinant ProteinZhang Zhen Wang Yan Ma Zhengang（Chongqing Key Laboratory of Animal Biology, Chongqing Key Laboratory of Vector Insects, Chongqing Normal University,Chongqing 401331）Abstract：Compared with other exogenous expression systems, escherichia coli expression system has the characteristics of high yield, easy operation, fast growth rate and low cost of recombinant protein. It is an efficient and economical way to express recombinant protein through escherichia coli. However, when expressed in escherichia coli, exogenous proteins tend to be in the cytoplasm of the reductive environment, whereas in cytoplasm, exogenous proteins are not easy to form disulfide bonds, and foreign proteins cannot fold properly, thus forming insoluble inclusion bodies. On the basis of improving the soluble expression of escherichia coli recombinant protein, the article summarized from selecting the appropriate carrier and the host, exogenous proteins are co-expressed with other helper proteins, reducing the rate of protein synthesis, improving the periplasmic protein expression, expression of fusion tag expression, peptide tag expression, replacing amino acids in a protein, changing the condition of culture medium and other aspects, providing a reference for researchers to optimize the soluble expression of exogenous proteins according to their own characteristics.Key words：exogenous proteins; soluble expression; escherichia coli; inclusion body目前大部分蛋白质功能研究需要的是可以大量纯化并且可溶的蛋白质，但不管是天然提取还是使用化学合成纯的蛋白质都是非常困难的[1]，而DNA重组技术提供了一种经济的外源蛋白获取方式。
大肠杆菌在外源性蛋白表达中的研究进展随着生物技术的不断发展和进步，外源性蛋白表达在医药、工业和生物制品等领域中扮演着越来越重要的角色。
然而，对于外源性蛋白表达的技术瓶颈和提高表达效率的研究，已成为了当前生物技术的热点领域之一。
而大肠杆菌作为一种广泛应用于分子生物学领域的微生物，也成为了外源性蛋白表达的研究热点之一。
本文将就大肠杆菌在外源性蛋白表达中的研究进展展开论述。
第一部分：大肠杆菌在外源性蛋白表达中的特点外源性蛋白表达主要分为原核和真核系统两类。
而大肠杆菌则被广泛应用于原核系统中。
大肠杆菌在外源性蛋白表达方面的突出特点是其具有较高的表达效率和易于操作。
其表达的蛋白质具有良好的纯度和活性。
而在表达的技术方面，大肠杆菌可以利用各种载体进行转化。
同时，其遗传背景较为简单，为碱基序列仅为4.6MB的圆形染色体。
这一特点促使大肠杆菌成为了外源性蛋白表达的优选菌株。
第二部分：大肠杆菌在外源性蛋白表达中的常用载体常用载体主要包括pUC、pET和pBAD等。
其中pUC是一种常用的负责编码外源性蛋白质的表达载体，具有高效、快速、经济等特点。
同时，pUC载体可用于亚克隆、磷酸化和DNA序列分析等相关实验。
而外源性蛋白表达的pET系列载体采用T7启动子进行表达，可以具有高效率的表达效果，还可以对靶向蛋白进行不同形式的标记，以便于在纯化时分别使用。
此外，pBAD载体也是一种经典且有效的大肠杆菌表达载体，该载体可以通过调节l-arabinose的浓度来调节目标基因的表达量。
在新型载体的研发中，通过人工合成的方法合成的RNA表达系统在蛋白表达方面也可以取得显著的进展。
第三部分：大肠杆菌在外源性蛋白表达中的最新技术1. 合成生物学的应用：近年来合成生物学在外源性蛋白表达中的应用越来越受到重视。
这项技术通过重新设计和合成生物学的元件，再结合基因表达网络及传递过程等，从而改变微生物代谢的路线，进而提高微生物的表达效率及生产能力。
237BIOTECHWORLD 生物技术世界在对各类细菌进行研究的过程中可以看出,大肠杆菌本身的结构和基因组成都相对简单,并且具有生长周期短、培养条件要求较低等优势,因此在对重组蛋白进行表达的过程中,经常会选择大肠杆菌作为发酵菌种。
而这也就为人类提供了很多的基因产物,使得人类的各类技术得到了相应的提高。
1 高密度发酵技术的概述高密度发酵技术就是指在特定的培养体系之下,利用改变培养方式或培养条件的方法,提升所培养的菌群的发酵密度,进而提升相应产物的生产量。
这种培养方式是基于目前先进的发酵技术,利用多种方式提升产物的产量,将其应用在大肠杆菌重组蛋白的发酵培养过程中,能够有效提升相关重组蛋白的合成量,减少培养体积,同时还可以提高分离提取的纯度,较大程度的缩短了生产的周期。
这样,从侧面降低了相关企业的生产成本,并提升了生产的效率。
2 重组大肠杆菌高密度发酵工艺的进展研究2.1 宿主菌类型不同种类的大肠杆菌其对于生长条件的要求、代谢副产物种类以及对外源基因的表达能力都存在着一定的差异,因此,在工业发酵的过程中,对于宿主菌类型的选择是非常重要的。
现代相关生物学家对于宿主菌的改良投入了大量的经历,其发现在发酵过程中,乙酸是主要抑制重组蛋白合成的主要代谢副产物,其对于相关发酵过程中产品的生产量有着直接的影响。
因此,相关研究者就利用Co 对宿主菌进行诱变,使其成为对乙酸具有高耐受性的耐乙酸型大肠杆菌。
经过试验检验表明,这种细菌在高密度发酵中能够将发酵浓度提高5%以上,菌落的生长比率可以提高27%,其对于重组蛋白的表达能力提升了50%以上,而大肠杆菌本身产生的乙酸浓度降低了60%以上。
2.2 培养基组成培养基是培养大肠杆菌的主要场所,根据其功能的不同分为3类,主要包括合成、半合成以及复合型培养基。
在目前我国的重组大肠杆菌高密度发酵过程中所使用的均是半合成培养基,这种培养基是在合成型培养基的基础上衍变而来的,其主要是添加了各类促进大肠杆菌细胞生长、代谢合成等的物质,主要包括碳、氮、无机盐、氨基酸以及维生素等。
pET经典质粒pET系统是有史以来在大肠杆菌中表达重组蛋白的功能最强大的系统，也是现今原核表达方面使用最广泛的系统。
该系统中，目的基因被克隆到pET质粒载体上，受强噬菌体T7转录及翻译信号控制；表达由宿主细胞提供的T7 RNA聚合酶诱导。
T7 RNA聚合酶机制十分有效：充分诱导时，几乎所有的细胞资源都用于表达目的蛋白；诱导表达后仅几个小时，目的蛋白通常可以占到细胞总蛋白的50%以上。
尽管该系统极为强大，却仍能很容易地通过改变诱导物的浓度来降低表达水平。
降低表达水平常用以提高某些目的蛋白的可溶部分产量。
该系统的另一个重要优点是在非诱导条件下，可以使目的基因完全处于沉默状态而不转录。
用不含有T7 RNA聚合酶的宿主菌克隆目的基因，即可解决免因目的蛋白表达对宿主细胞的毒性造成的质粒不稳定难题。
两种T7启动子以及多种拥有不同抑制本底表达水平的宿主细胞共同构成了一个极为灵活而有效的系统，使各种目的蛋白都能得以最优化表达。
可选质粒最经典的pET-28a, pET-30a和pET-32a质粒，应用最广，参考文献最多。
下表列出三个经典系列载体主要特性。
其中命名后带有(+)的载体含有f1复制区，可以制备单链DNA，适合突变及测序等应用。
pET-28a: T7lac启动子，高效及严谨型控制表达水平；N端His.Tag/T7.Tag融合标签，可利用His.Tag进行金属离子螯合层析纯化表达蛋白，也可利用T7.T ag融合标签进行基于抗体结合的亲和纯化；含凝血酶（Thrombin）蛋白酶切位点；pET-30a：T7lac启动子；N端His.Tag/S.Tag融合标签，可利用His.Tag进行金属离子螯合层析纯化表达蛋白，也可利用S.Tag融合标签进行亲和纯化及高灵敏度定量检测；含凝血酶（Thrombin）及肠激酶（Enterokinase）蛋白酶切位点；pET-32a：T7lac启动子；Trx融合蛋白表达载体，帮助表达蛋白形成二硫键，增加蛋白溶解性及活性；His.Tag/S.Tag融合标签。
蛋白质质谱技术的进展与挑战近年来，蛋白质质谱技术得到了越来越广泛的应用，但是在与日俱增的研究中，也暴露出了一些问题和挑战。
本文将探讨蛋白质质谱技术的进展和挑战。
一、蛋白质质谱技术的发展历程蛋白质质谱技术作为一种确定蛋白质的序列信息和分析蛋白质化学和生物活性的有效手段逐渐发展成为当前的现代分析技术。
在蛋白质质谱高峰期，仅仅一个蛋白质质谱仪每年的销售额就高达几亿美元。
从20世纪初期的电喷雾（ESI）和飞行时间（TOF）检测技术，到21世纪初期的液相色谱（LC/MS）技术，再到目前的跨年鉴定和蛋白质亚转录组学技术、双重离子源技术等新兴技术，蛋白质质谱技术得到了长足的进步。
二、蛋白质质谱技术的应用领域蛋白质质谱技术具有非常广泛的应用领域。
在基础研究领域，蛋白质质谱技术用于剖析蛋白质的结构、功能和相互作用等，为原位蛋白质等药物研发提供了宝贵的信息。
在医学领域，蛋白质质谱技术帮助科研人员研究疾病，发现新的治疗方法。
在农业领域，蛋白质质谱技术用于鉴定植物中的小分子和微量元素等，为农作物筛选和培育提供了技术支持。
三、蛋白质质谱技术面临的挑战尽管蛋白质质谱技术在上述应用领域中发挥了重要作用，但是它也面临着一些挑战。
首先，中国在蛋白质质谱技术领域的发展尚不成熟，与欧美发达国家存在一定差距。
其次，蛋白质质谱技术的操作难度比较大，需要具有一定技能的技术人员进行操作。
最后，由于蛋白质质谱技术的检测精度高，需要用到大量试剂和设备，因此成本较高。
四、解决蛋白质质谱技术的挑战为了应对蛋白质质谱技术的局限性，可以通过以下几种途径解决。
首先，政府应该加大对蛋白质质谱技术研究和发展的支持，建立一些蛋白质质谱技术研究中心，提高中国蛋白质质谱技术的水平。
其次，通过加强创新、设计一个更友好的界面和加强操作培训，可以让蛋白质质谱技术的操作更加方便，降低使用技能的技术门槛。
最后，随着生物大数据的爆发，将实际经验转化为可执行的工具来简化蛋白质质谱技术的操作，可以为使用该技术的科研人员提供更多支持。
高中组11年级生物化学3人项目重组蛋白IFNGA在大肠杆菌中的表达与纯化重组蛋白IFNGA在大肠杆菌中的表达与纯化摘要：干扰素γ（Interferon gamma，IFN-γ）是体内重要的细胞因子，能够通过调控免疫相关基因的转录协调机体的免疫反应，具有抗病毒、抗肿瘤、增强免疫力能功能。
目前对于IFN-α、IFN-β重组表达的较多，而关于IFN-γ 蛋白的纯化表达较少.因此,本研究使用PCR方法扩增IFN-γ基因，将IFN-γ基因分别插入原核表达载体pET-30构建重组表达质粒pET-30--IFN-γ，转化大肠杆菌BL21和Rosetta菌株，在IPTG诱导下表达IFN-γ，SDS-PAGE分析重组表达蛋白。
结果表明：成功构建重组表达质粒pET-30-IFN-γ；表达产物主要以包涵体形式存在；经Ni2+-NTA亲和层析纯化，获得高纯度重组蛋白。
本实验纯化的蛋白有望在今后用于医学和生物学研究中。
关键词：干扰素；IFN-γ 蛋白；大肠杆菌表达系统；重组表达；蛋白纯化；一、研究背景干扰素（IFN）是一种广谱抗病毒剂，并不直接杀伤或抑制病毒，而主要是通过细胞表面受体作用使细胞产生抗病毒蛋白，从而抑制病毒（比如：乙肝病毒）的复制。
其类型分为三类，α-（白细胞）型、β-（成纤维细胞）型，γ-（淋巴细胞）型；同时还可增强自然杀伤细胞（NK细胞）、巨噬细胞和T淋巴细胞的活力，从而起到免疫调节作用，并增强抗病毒能力。
干扰素是一组具有多种功能的活性蛋白质（主要是糖蛋白），是一种由单核细胞和淋巴细胞产生的细胞因子。
它们在同种细胞上具有广谱的抗病毒、影响细胞生长，以及分化、调节免疫功能等多种生物活性。
其中，IFN-γ是体内重要的免疫调节因子，能通过与细胞表面受体结合，诱导病毒感染细胞产生多种抗病毒蛋白，使细胞内产生抗病毒状态而发挥抗病毒作用。
在诱导效应因子表达的同时，由于IFN-γ能够提高细胞表面MHC分子的表达，增强免疫活性细胞对病原体的杀伤作用，从而协同促进了机体对病毒感染细胞的杀灭，而使机体处于抗病毒状态。
食品与药品Food and Drug2021年第23卷第1期85重组大肠杆菌发酵表达及代谢调控研究进展张言慧「，高先岭「，黄魁2,郭青青「，袁建国2*(1.山东国力生物科技有限公司，山东济南250014；2.山东国力生物技术研究院，山东济南250101)摘要：作为应用最为普遍的蛋白质表达系统，重组大肠杆菌表达系统具有其他表达系统无法比拟的优越性。
本文综述了大肠杆菌作为表达系统的特征，釆用重组大肠杆菌表达的重组蛋白及生物化学产品概况，概述了表达载体中营养源诱导启动子、温敏型启动子及乳糖启动子3种不同类型启动子特点。
另外分析了不同大肠杆菌宿主对碳源的代谢特征，乙酸代谢对大肠杆菌生长及重组蛋白表达的影响，丙酮酸代谢及乙醛酸循环的特征，最后介绍了发酵过程调控对重组大肠杆菌表达系统的影响。
关键词：大肠杆菌；发酵；代谢；启动子；重组蛋白中图分类号：Q939.97文献标识码：A文章编号：1672-979X(2021)01-0085-07DOI：10.3969/j.issn.l672-979X.2021.01.018Research Progress on Fermentation Expression and Metabolism Regulation of RecombinantEscherichia ColiZHANG Yan-hui1,GAO Xian-ling1,HUANG Kui2,GUO Qing-qing1,YUAN Jian-guo2收稿日期：2020-10-29基金项目：山东省重大科技创新工程项目(2019JZZY010520)作者简介：张言慧，硕士，工程师，研究方向为微生物发酵过程优化"通讯作者：袁建国，研究员，研究方向为食品与药品生物技术E-mail:******************collagen-induced arthritis[J].Arthritis Rheum,2000,43(8):16981709.[36]Sadallah S,Lach E,Lutz H U,et al.CD35IN synovial fluid frompatients with inflammatory joint diseases[J].Arthritis Rheum, 1997,40(3):520-526.[37]Nilsson S C,Sim R B,Lea S M,et plement factor I inhealth and disease[J].Mol Immunol,2011,48(14):1611-1620. [38]Mastellos D C,Ricklin D,Yancopoulou D,et plementin paroxysmal nocturnal hemoglobinuria:exploiting our current knowledge to improve the treatment landscape[J].Expert Rev Hematol,2014,7(5):583-598.[39]SjOberg A P,Manderson G A,Morgelin M,et al.Short leucine-richglycoproteins of the extracellular matrix display diverse patterns of complement interaction and activation[J].Mol Immunol,2008, 46(5):830-839.[40]Banda N K,Levitt B,Glogowska M J,et al.Targeted inhibitionof the complement alternative pathway with complement receptor 2and factor H attenuates collagen antibody-induced arthritis in mice[J].J Immunol,2009,183(9):5928-5937.[41]Song H,He C,Knaak C,et plement receptor2-mediatedtargeting of complement inhibitors to sites of complement activation[J].J Clin Investig,2003,111(12):1875-1885.[42]Molina H.Distinct receptor and regulatory properties ofrecombinant mouse complement receptor1(CR1)and Crry,the two genetic homologues of human CR1[J].J Exp Med,1992, 175(1):121-129.[43]Michelfelder S,Fischer F,Waldin A,et al.The MFHR1FusionProtein Is a Novel Synthetic Multitarget Complement Inhibitor with Therapeutic Potential[J].J Am Soc Nephrol,2018,29(4): 1141-1153.[44]Noris M,Remuzzi G.Glomerular diseases dependent oncomplement activation,incl-uding atypical hemolytic uremic syndrome,membranoproliferative glomerulonephritis,and C3 glomerulopathy:core curriculum2015[J].Am J Kidney Dis,2015, 66(2):359-375.[45]Melis J PM,Strumane K,Ruuls S R,et plement in therapyand disease:Regul-ating the complement system with antibodybased therapeutics[J].Mol Immunol,2015,67(2):117-130.86食品与药品Food and Drug2021年第23卷第1期(1.Shandong Guoli Biotechnology Limited Company,Jinan250014,China；2.Shandong Guoli BiotechnologyResearch Institute,Jinan250101,China)Abstract:As the most widely used protein expression system,the recombinant Escherichia coli expression system has more advantages than other expression systems.In this paper,the characteristics of Escherichia coli as an expression system were reviewed,and recombinant proteins and biochemical products expressed in recombinant Escherichia coli were introduced.The characteristics of three different types of promoters including nutrition-induced promoters, temperature-sensitive promoters and lactose promoters in expression vectors were summarized.In addition,the metabolic characteristics of carbon sources in different Escherichia coli hosts,the eflect of acetic acid metabolism on the growth of Escherichia coli and expression of recombinant protein,the characteristics of pyruvate metabolism and glyoxylic acid cycle were analyzed.Finally,the effect of fermentation regulation on the expression system of recombinant Escherichia coli was introduced.Key Words:Escherichia coli;fermentation;metabolism;promoter;recombinant protein由于大肠杆菌遗传学背景较清楚，生长速度快，培养基条件要求较低，容易实现高密度培养等特点，长期以来是商业生产重要目的基因的表达系统为了获得高水平的基因表达产物，综合考虑控制转录、翻译、蛋白质稳定性及向胞外分泌等多方面因素，设计了许多具有不同特点的表达载体，以满足表达不同性质、不同要求的目的蛋白需要冈。
大肠杆菌重组蛋白表达存在的问题一、概述大肠杆菌(Escherichia coli)是一种广泛存在于土壤和水中的革兰氏阴性细菌，是重要的生物工程表达系统。
大肠杆菌重组蛋白表达系统因其高效、简便和成本低廉而被广泛应用于生物制药、基因工程和研究领域。
然而，大肠杆菌重组蛋白表达过程中存在一系列问题，限制了其在实际应用中的发展。
二、表达负荷过大在大肠杆菌重组蛋白表达系统中，由于外源基因的表达和蛋白质合成会对细胞的正常代谢和生理过程造成负担，因此表达负荷过大是一个常见问题。
这会导致目的蛋白无法高效表达，或者甚至导致细胞逝去，影响蛋白表达的稳定性和可靠性。
三、蛋白质结构错误大肠杆菌重组蛋白表达系统中，外源基因的表达受到诸多因素的影响，例如启动子的选择、转录水平、翻译后修饰等，这些都可能导致目的蛋白结构错误。
蛋白质结构错误会降低蛋白活性和稳定性，影响其在实际应用中的效果。
四、蛋白质纯度较低在大肠杆菌重组蛋白表达系统中，外源基因的表达会导致大量的杂蛋白和热蛋白的产生，这些都会降低目的蛋白的纯度。
低纯度的蛋白在实际应用中无法满足质量标准，限制了其广泛应用。
五、蛋白聚集和包含体形成在大肠杆菌重组蛋白表达系统中，外源基因的表达会导致蛋白聚集和包含体形成，这些都会影响蛋白的溶解性和稳定性。
蛋白聚集和包含体形成是影响大肠杆菌重组蛋白表达系统应用的重要问题之一。
六、表达宿主毒性外源基因的表达可能会产生毒性蛋白，例如膜蛋白、毒素等，这些都会对大肠杆菌宿主细胞产生毒性作用，甚至导致细胞逝去。
表达宿主毒性的问题不仅影响了目的蛋白的表达效率，还可能对表达宿主细胞的健康造成影响。
七、解决方案及展望针对以上存在的问题，研究人员提出了一系列解决方案。
例如通过优化启动子和调整转录水平，减轻表达宿主的负荷；设计合适的蛋白结构域，提高蛋白质结构的稳定性；采用亲和纯化技术和蛋白纯化缓冲液，提高蛋白质的纯度；利用融合蛋白和分子筛等技术，降低蛋白聚集和包含体的形成；通过调整表达条件和优化表达宿主，减轻表达宿主的毒性等。
中山大学硕士学位论文大肠杆菌系统中表达重组蛋白的策略研究姓名：区景行申请学位级别：硕士专业：生物化学与分子生物学指导教师：徐安龙20040601太肠杆菌系统中表达重组蛋白的策略研究摘要大肠杆菌重组蛋白表达系统，如近年来的ＢＬ２Ｉ（ＤＥ３）（ｐＥＴ）系列，是制备许多重组功能蛋白的首要选择。
对大肠杆菌中表达重组蛋白的策略进行优化，不但有应用上的意义，也能为以大肠杆菌为模型进行细胞代谢、基因调控、蛋白折叠和转运等方面的研究提供新的素材，因此具有重大的意义。
本文以大肠杆菌ＢＬ２Ｉ（ＤＥ３）（ｐＥＴ）、ＤＨ５ｑ（ｐＧＥＸ）和ＴＧＩ（ｐＢＶ２２０）系统为对象，研究了十数种异源于大肠杆菌的基因在这些系统中，各种培养条件下进行胞内表达的情况．提出了与常规对数期表达策略截然不同的静止期表达策略。
用该种改进策略对目的基因进行诱导表达，不但能获得产量更高更稳定的目的重组蛋白，而且提高了表达质粒的稳定性，还能减少抗生素的使用并提高菌体对培养基中营养物质的利用率．对大肠杆菌系统在工业或制药规模上制备重组蛋白的工艺的摸索有较大的参考价值。
蛋白质的跨膜转运作为一种基本的细胞生理活动，是近年来分子生物学研究的热点和难点，更有其应用上的重要意义。
一般认为大肠杆菌对蛋白转运的效率不高，而且蛋白一般被转运至细胞内外膜之间的周质空间（ｐｅｒｉｐｌａｓｍ）。
另一方面，人类胰腺分泌胰蛋白酶抑制剂（ｈｕｍａｎｐａｎｃｒｅａｔｉｃｓｅｃｒｅｔｏｒｙｔｒｙｐｓｉｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒ，ＰＳＴＩ）由５６个氨基酸构成，具有治疗胰腺炎等功效，过往有研究报道在大肠杆菌中分泌表达，切割信号肽后的成熟蛋白能直接透过大肠杆菌的外膜分泌到培养基上清中，有利于纯化和活性检测。
然而重组ＰＳＴＩ无论是在大肠杆菌还是在酵母、肿瘤细胞等表达系统中的得率都比较低。
因此，以ＰＳＴＩ为模型研究其在大肠杆菌和酵母中的跨膜转运有其深远的理论研究及实际应用价值。
本论文介绍了基于大肠杆菌ＢＬ２Ｉ（ＤＥ３）（ｐＥＴ２２ｂ）的ＰＳＴ［表达系统的构建和目的蛋白分泌表达的研究，并在培养物上清中获得了活性成分。
中国生物工程杂志 China B i otechnol ogy,2007,27(9):103～109大肠杆菌高效表达重组蛋白策略3任增亮1,2 堵国成2,3 陈 坚1,2 吴 敬1,233(1食品科学与技术国家重点实验室江南大学 无锡 214122 2江南大学生物工程学院 无锡 214122)(3江南大学工业生物技术教育部重点实验室 无锡 214122)摘要 大肠杆菌表达系统是基因表达技术中发展最早和目前应用最广的经典表达系统。
利用该系统表达重组蛋白具有许多优越性,但其表达效率受诸多因素的影响。
综述了国内外利用大肠杆菌表达系统高效表达外源蛋白的策略,主要包括选择合适的启动子、改变信号肽结构、提高mRNA 稳定性、提高翻译效率、表达稀有密码子、降低包涵体形成及蛋白降解,利用融合蛋白与分子伴侣、调控发酵条件实现高密度培养等。
关键词 大肠杆菌 基因工程 重组蛋白 克隆 表达中图分类号 Q786收稿日期:2007207219 修回日期:20072082213教育部新世纪人才计划资助项目(吴敬),江苏省自然科学基金资助项目(BK2007019)33通讯作者,电子信箱:jing wu@jiangnan .edu .cn 表达重组蛋白受许多因素的影响,如菌体生长特性,基因转录水平,产物到达部位,翻译后修饰过程以及蛋白的修复调控等[1]。
虽然一些含复杂二硫键结构或者来源真核生物需要翻译后修饰的蛋白,不能利用E.coli 系统[2]得到高效表达而选择植物细胞、哺乳动物细胞组织[3,4]和其它微生物宿主,但是大肠杆菌具有遗传背景清楚、繁殖快、成本低、表达量高、表达产物容易纯化、稳定性好、抗污染能力强以及适用范围广等优点[5],是基因表达技术中发展最早和目前应用最广泛的经典表达系统[6],迄今已有大量有关该系统高效表达重组蛋白的研究[7]。
1 表达载体的构建 表达载体的构建是实现高效表达的关键步骤。
一个完整表达载体包含必需的几个元件(图1)。
大肠杆菌中重组蛋白的表达：进展与挑战毫无疑问，重组蛋白在微生物中的表达革新了生物化学领域。
以前，纯化少量的目的蛋白需要处理几千克的动物或植物组织，或是大量的生物体液，这个时代已经一去不返了。
对于每个研究者来说，如果他要开始一个项目，需要某种纯化的蛋白。
他马上就会想到，怎样通过重组表达的方式获得这种蛋白。
目的重组蛋白的大量表达使人们能够对其生物化学性质进行分析，将其应用于工业并发展成为商业化产品。
从理论上来讲，获得重组蛋白的过程相当直接：获得目的基因，克隆到表达载体，转入表达宿主，诱导，纯化。
然而，实际上，事情通常并不是这样。
宿主菌生长差，包涵体的形成，蛋白无活性，甚至无法获得任何蛋白，这些都是实验中会遇到的问题。
在过去，有许多综述详细地介绍了这个课题。
综合来说，这些论文收集了2000多个例子。
然而在重组蛋白表达纯化领域，一直都在进步着。
因此，在本综述中，我们对本领域最近取得的进展做了评述。
同时，对于那些那些对异源表达还不大熟练的研究人员，我们通过回答项目开始就需要解决的问题，提供的许多选择和方法，。
这些选择和方法，在过去的几十年里，曾被成功的用来表达一系列的蛋白。
问题一：选择哪种生物体作为表达宿主？整个过程的开始就是要选择宿主细胞，利用它的蛋白合成机制来获得珍贵的蛋白。
宿主的选择决定了我们以后所需要的技术，包括各种分子工具，仪器或者试剂。
在这些微生物体中，现有的宿主系统包括细菌，酵母，filamentous fungi, 和 unicellular algae。
他们各有优点和缺点，宿主的选择可能取决于我们要表达的蛋白。
例如，如果目的蛋白需要翻译后的修饰，那么我们就要选择真核表达系统。
在本篇综述里，我们主要详细介绍大肠杆菌表达系统。
众所周知，利用大肠杆菌作为宿主具有很多优点。
1.它有无可比拟的快速生长机制，在glucose-salts培养基中，以及在最优的环境条件下，它扩增一倍的时间大约是20分钟。
重组蛋白在大肠杆菌中可溶性表达的策略
董旭;辛毅
【期刊名称】《大连医科大学学报》
【年(卷),期】2007(29)4
【摘要】重组蛋白技术在许多领域已成为一种必要的工具,但有时表达的目的蛋白却未进行正确的折叠而被蛋白酶降解或聚集形成包涵体.因此,人们在表达不同的目
的蛋白时采用了多种方法以期获得具有生物学功能的蛋白质,包括共表达分子伴侣、融合表达、定位表达、改善诱导条件、添加促折叠试剂和选择宿主细胞等.本综述
整理了近年来优化蛋白表达的成功经验,从以上方面讨论了如何提高目的蛋白表达
的可溶性和促进目的蛋白的正确折叠.
【总页数】3页(P393-395)
【作者】董旭;辛毅
【作者单位】大连医科大学,生物化学与分子生物学教研室,辽宁,大连,116027;大连医科大学,生物技术专业,辽宁,大连,116027
【正文语种】中文
【中图分类】Q816
【相关文献】
1.高盐胁迫渗透对SBD2重组蛋白在大肠杆菌中可溶性表达的影响 [J], 季勤;张云峰;罗玉明;徐春;黄翠香
2.提高大肠杆菌重组蛋白可溶性表达方法研究进展 [J], 张真; 汪燕; 马振刚
3.蒙古黄芪病程相关蛋白AmPR-10于大肠杆菌不同载体的可溶性表达策略研究[J], 王珏;胡丽丽;李桂兰;吴娜;张育敏
4.大肠杆菌中重组蛋白可溶性表达的研究进展及展望 [J], 余波;程安春;汪铭书
5.外源蛋白在大肠杆菌中的可溶性表达策略 [J], 朱红裕;李强
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大肠杆菌中重组蛋白的表达：进展与挑战毫无疑问，重组蛋白在微生物中的表达革新了生物化学领域。
以前，纯化少量的目的蛋白需要处理几千克的动物或植物组织，或是大量的生物体液，这个时代已经一去不返了。
对于每个研究者来说，如果他要开始一个项目，需要某种纯化的蛋白。
他马上就会想到，怎样通过重组表达的方式获得这种蛋白。
目的重组蛋白的大量表达使人们能够对其生物化学性质进行分析，将其应用于工业并发展成为商业化产品。
从理论上来讲，获得重组蛋白的过程相当直接：获得目的基因，克隆到表达载体，转入表达宿主，诱导，纯化。
然而，实际上，事情通常并不是这样。
宿主菌生长差，包涵体的形成，蛋白无活性，甚至无法获得任何蛋白，这些都是实验中会遇到的问题。
在过去，有许多综述详细地介绍了这个课题。
综合来说，这些论文收集了2000多个例子。
然而在重组蛋白表达纯化领域，一直都在进步着。
因此，在本综述中，我们对本领域最近取得的进展做了评述。
同时，对于那些那些对异源表达还不大熟练的研究人员，我们通过回答项目开始就需要解决的问题，提供的许多选择和方法，。
这些选择和方法，在过去的几十年里，曾被成功的用来表达一系列的蛋白。
问题一：选择哪种生物体作为表达宿主？整个过程的开始就是要选择宿主细胞，利用它的蛋白合成机制来获得珍贵的蛋白。
宿主的选择决定了我们以后所需要的技术，包括各种分子工具，仪器或者试剂。
在这些微生物体中，现有的宿主系统包括细菌，酵母，filamentous fungi, 和 unicellular algae。
他们各有优点和缺点，宿主的选择可能取决于我们要表达的蛋白。
例如，如果目的蛋白需要翻译后的修饰，那么我们就要选择真核表达系统。
在本篇综述里，我们主要详细介绍大肠杆菌表达系统。
众所周知，利用大肠杆菌作为宿主具有很多优点。
1.它有无可比拟的快速生长机制，在glucose-salts培养基中，以及在最优的环境条件下，它扩增一倍的时间大约是20分钟。
这意味着以1/100接种的菌液在几个小时就可以生长至饱和。
然而，需要注意，重组蛋白的表达可能对微生物体的造成代谢压力，导致菌体扩增大幅减慢。
2.高浓度细胞培养物较容易实现。
在液体培养物中，理论的浓度估计最低大约是200g 细胞干重/l 或者1×1013个活力细胞/ml.然而，细菌在复合培养基中的指数生长是的它的浓度远没有达到这个值。
在最简单的实验设置中（例如：37℃，在LB培养基中生长），细菌最高能长到1×1010/ml,还不到理论值的0.1%。
因此，甚至为了获得重组蛋白，我们也需要一种高浓度细胞培养的方法以促进大肠杆菌的生长。
作为一个重负荷机器的有机体，由于对其生理的深入研究，这些策略不断的出现。
3.用一些廉价的成分，可以很容易的配制富营养的复合培养基。
4 DNA的转化方便而且快捷。
质粒转入大肠杆菌中甚至可以在5分钟内完成。
问题二：选择哪一个质粒?目前最普遍使用的质粒是复制子，启动子，选择标记，多克隆位点组合和融合蛋白以及融合蛋白切除策略多个因素组合的结果。
因此，表达载体的种类是非常多的，人们常常不知道选择哪一个才好。
想要做一个明智的决定，这些特征需要根据每个人的需要认真的评价。
复制子基因单元如质粒能够自动的复制，都包含有复制子。
复制子是由复制起点以及相关的反式作用元件。
选择一个合适载体的一个重要的参考因素是它的拷贝数。
拷贝数是由复制子控制的。
通常人们会认为，高含量的质粒会得到更多的重组蛋白，因为细胞内存在大量的表达单位。
然而，大量的质粒会造成代谢压力，减缓细菌生长，可能会是质粒变得不稳定，因此，能有效合成蛋白的生物体减少。
所以，高拷贝质粒无论如何不会提高蛋白产量的。
通常使用的载体，例如pET系列载体，具有pMB1复制起点（ColE1衍生，每个细胞有15-60个拷贝），而在pUC系列中存在pMB1复制起点的一个突变的类型型（500-700个拷贝每个细胞）。
ColE1复制起点（15-20个拷贝/细胞）的野生型存在于pQE载体中。
这些复制起点是不兼容的，在同一个细胞内会相互竞争复制机制，所以他们不能在同一细胞内扩增。
想要利用两个质粒进行双表达，可以使用带有p15A复制起点的表达系统（pACYC和pBAD系列载体，10-20拷贝/细胞）。
三表达可以使用pSC101质粒，尽管这种情况很少。
这个质粒受到复制子的严谨性控制，因此它的拷贝数很低（<5拷贝/细胞）。
对于某种基因或者蛋白产物过量对细胞产生有害作用这种情况，可以考虑选择具有该复制子的质粒。
可以选择的是，共表达载体通过克隆两个基因在同一个质粒上，可以简化双表达。
共表达载体拥有两个多克隆位点，每个多克隆位点都有一个T7启动子，一个lac启动子和一个核糖体结合位点。
通过使用不同的兼容的共表达载体，4个表达载体可以得到八种重组蛋白。
启动子毫无疑问，在原核启动子研究中最主要的lac启动子。
Lac启动子是lac操纵子最主要的元件。
对此系统功能的深入了解使得lac启动子在表达载体中有了进一步的应用。
乳糖可以作为诱导剂用来产生蛋白。
然而，在直接代谢碳源如葡萄糖存在时，诱导可被抑制。
在乳糖和葡萄糖同时存在时，由lac启动子引发的表达知道所有的葡萄糖消耗之后才会可是。
在这个时候（低葡萄糖），产生了cAMP，促进lac启动子完全激活。
这种表达的正控制称为降解物阻遏作用。
相应地，在生长于lac启动子抑制性糖类的细胞中，cAMP的水平很低，这与lac启动子低表达速率相关。
葡萄糖也破坏了乳糖的吸收，因为在葡萄糖存在的情况下，乳糖透过酶是没有活性的。
为了使表达能在葡萄糖存在的情况下进行，引入了一个突变型可以降低（但不完全消除）对代谢产物调控的敏感性，lacUV5 启动子。
然而，当多拷贝质粒存在时，即使没有加入诱导剂，由于lac启动子阻遏蛋白只存在于单个染色体上（大约10个分子/细胞），启动子也会不可避免的高水平表达。
本底表达的控制可以通过引入一个lacI 基因的突变启动子，称为ladI Q，使LacI蛋白能表达提高十倍左右。
Lac启动子及其衍生启动子lacUV5表达相当地弱，因此对于表达重组蛋白并不是十分有用。
合成的杂交体结合了其他启动子和lac启动子的优点。
比如，tac启动子包含了trp启动子的-35区序列和lac 启动子的-10区序列。
这个启动子比lacUV5启动能力强了大约10倍。
应用较多的采用lac 或tac启动子启动表达的商业化质粒包括pUC系列（lacUV5启动子，thermo Scientific）和pMAL系列载体（tac启动子，NEB）采用T7启动子系统的pET载体是相当受欢迎的表达载体。
这不足为奇，因为目标蛋白通常会占到总细胞蛋白的50%以上。
在该表达系统中，目标基因克隆到一个由噬菌体T7 RNA 聚合酶识别的启动子后面。
这中高度活性的聚合酶应该由另外一个质粒提供或者更多的是由编码T7RNA聚合酶的前噬菌体整合到细菌基因组中,由lacUV5启动子启动。
因此，该系统可以由乳糖或者它的non-hydrolyzable analog isopropylβ-D-1-thiogalactopyranoside （IPTG）诱导。
本地表达可以有lacI Q控制也可以通过T7溶菌酶共表达控制。
T7溶菌酶结合到T7RNA聚合酶上并一致T7启动子的转录起始。
通过这种方式，如果少量的T7 RNA聚合酶由于其基因的渗漏表达而产生，T7溶菌酶会有效地抑制T7启动子控制下的不本底表达。
T7溶菌酶是由一个兼容的质粒提供（pLysS或者pLysE）。
诱导之后，T7 RNA酶的量超过了T7溶菌酶所能抑制的量。
“自由的”T7 RNA聚合酶可以参与重组基因的转录。
在T7 启动子下游插入lacO启动子，形成了杂合的T7/lacI Q启动子，构成另外一个水平的控制。
所有这三种机制（由lacI Q启动子介导的lac诱导T7 RNA聚合酶基因的严谨性抑制，T7溶菌酶介导的T7RNA聚合酶的抑制和在T7启动子下游的lacO启动子）构成了避免本底表达的理想的系统。
渗漏表达的问题反映了lac启动子的负调控。
依赖于正调控的启动子应该有更低的表达水平。
pBAD载体的ara P BAD就属于这种启动子。
AraC蛋白同时具有激活和抑制的作用。
当不存在阿拉伯糖诱导剂的时候，AraC通过与DNA结合抑制抑制翻译。
蛋白-DNA复合物形成一个环，有效地阻止RNA聚合酶结合到启动子上。
加入了诱导剂，AraC转变为激活模式并启动ara启动子转录。
在这种方式下，阿拉伯糖是诱导所必须的。
另外一个广泛使用的途径是在调控噬菌体启动子下游加入一个基因。
这个强的Lambda 噬菌体右侧的启动子（pL）起始促细胞溶解基因表达。
这个启动子受到λcI抑制蛋白的严谨抑制，在溶原生长阶段λcI抑制蛋白结合到启动子上面。
当因为DNA损坏引发宿主的SOS 应急反应时，RecA蛋白的表达被激活，反过来催化λcI的自我剪切，使pL控制的基因转录。
这个机制被用在包含pL启动子的表达载体上面。
SOS应急反应（重组蛋白表达）可以通过加入萘啶酸，一种DNA旋转酶抑制剂。
另外一个激活启动子的方式是通过将λcI基因放在另外一个启动子的下游来控制λcI的产生。
这种两阶段的控制系统已经被用于基于T7启动子/T7 RNA聚合酶的载体上。
在pLEX系列载体（Life Technologies）中，λcI抑制基因被整合在细菌染色体中受到trp启动子的控制。
在缺少trp的情况下，这个启动子通常是打开的，λcI蛋白持续地产生。
加入trp之后，形成了trp-trpR抑制因子复合物，紧密的结合到trp启动子，阻止λcI抑制蛋白的合成。
然后在pL启动子控制下的目的蛋白的表达开始。
到此为止我们讨论的所有的启动子引发的转录都是有化学信号引发的。
也有一些系统是与物理信号反应的（比如温度或者pH）。
pL启动子是一个例子。
λcI抑制蛋白的一个突变体（λcI857）是温度敏感的，在高于37℃的时候不稳定的。
包含λcI857蛋白大肠杆菌宿主菌（整合到染色体中或者载体中）先生长在28-30℃，长到需要的浓度，然后当温度达到40-42℃蛋白表达开始诱导。
这个系统的商业价值一部分在于，在发酵过程中，通常都会产热，在培养物达到高浓度的时温度上升是很容易的。
另一方面，在温度低于15的时候，在冷诱导启动子csp A控制下的基因开始被诱导。
这个温度适于表达一些难于表达的蛋白。
pCold 系列载体以pUC118为骨架（一个PUC18的衍生物），有一个csp A启动子。
在最初的论文中，30多个不同来源的重组蛋白被成功表达，重组蛋白占了总表达蛋白的20-40%。
然而，应该注意，在一些情况下，获得的目的蛋白并不可溶。
选择性标记为了阻止不含有质粒细胞的生长，在质粒的骨架上加入了一个选择性标记。
