細菌誘導表達系統良心總結

目前有種類繁多的細菌誘導表達系統，不同的系統有不同的優缺點，有的適用於表達毒蛋白，有的具有更好的定量效果，那麼每種的原理是什麼？他們有著怎麼樣的優缺點？今天在這裡給大家總結一下目前常用的一些細菌誘導表達系統。

在談及細菌啟動子中，首先要說到最早用於表達的是Lac乳糖操縱子。

由 啟動子Plac + 操縱基因lacO + 結構基因組成。其轉錄受CAP正調控和lacI負調控。

為了在CAP沒有的情況下，也能夠轉錄，人們尋找到了LacUV5。

 

IPTG可以和LacI結合，促使構象法神改變離開LacO，從而激活轉錄。

細胞內部自身的LacI表達水平低，因此如果外源不加入LacI會有很強的洩露，因此質粒本身往往會也帶有LacI.

Tac啟動子

tac啟動子是trp啟動子和lacUV5的拼接雜合啟動子，且轉錄水平更高，比lacUV5更優越。

 

Trc啟動子
trc啟動子是trp啟動子和lac啟動子的拼合啟動子，同樣具有比trp更高的轉錄效率和受lacI阻遏蛋白調控的強啟動子特性。

T7 噬菌體啟動子

T7 噬菌體啟動子具有高度的特異性，只有 T7 RNA 聚合酶才能使其啟動，許多外源終止子都不能 有效地終止 T7 RNA 聚合酶，因此它可以轉錄某些 不能被大腸桿菌 RNA 聚合酶有效轉錄的序列，可以 高效表達其他系統不能有效表達的基因，這使該啟 動子成為目前應用最為廣泛的啟動子之一。T7 RNA 聚合酶與大腸桿菌 RNA 聚合酶相比，在轉錄 時對 DNA 鏈的延伸效率要高數倍，使其可以很好地 應用於 E. coli BL21 (DE3) 表達宿主，因為 E. coli BL21 (DE3) 宿主基因組上含有 T7 RNA 聚合酶基 因，該基因通過 lac 啟動子系列的 L8-UV5 lac 啟動 子調控。L8-UV5 lac 啟動子因為含有突變位點而 與野生型 lac 啟動子相區別。在它的−10 區有 2 個位 點的突變，這增強了它的啟動效率，並且降低了它 對 AMP 循環的依賴，另外它還有一個位點的突變， 這導致了該啟動子對葡萄糖的敏感性降低，即在 葡萄糖存在的情況下，T7 RNA 聚合酶也可以被 IPTG 有效地誘導表達。但由於其啟動效率很高，如 果表達的外源蛋白對宿主有毒害，則不利於外源基 因的表達。這也使得該啟動子在應用中存在一定 的局限。

L-阿拉伯糖誘導的 PBAD 啟動子

 L-阿拉伯糖誘導的 PBAD 啟動子來自於阿拉伯糖 操縱子。阿拉伯糖操縱子是指令合成糖分解代謝所 需酶系的操縱子，具有正、負調節的功能。它有 2 個啟動子 Pc 和 PBAD，可以雙向轉錄。 阿拉伯糖誘導的 PBAD 啟動子已經被廣泛地用於 大腸桿菌和其他宿主中表達異源基因。當阿拉 伯糖加入培養基後，它會與蛋白 AraC 結合，從而使 結合於 PBAD和 PC之間 araI1和 araI2基因位置上的蛋 白 AraC 脫落下來。當不存在阿拉伯糖時，蛋白 AraC 結合在 PBAD 和 PC 之間並不脫落下來，這一特 性使 araC-PBAD 表達系統具有如下性質：當阿拉伯糖 不存在時只有很少量的本底表達，並且可以通過控 制 L- 阿拉伯糖的加入調控基因的表達水平。 araC-PBAD 表達系統調控基因表達時表現出的是一 種全或無的調控特性，即在沒有 L-阿拉伯糖加入 時不表達基因，而在低濃度 L-阿拉伯糖加入時，只 有部分細胞誘導表達，另一部分細胞不誘導表達， 隨著 L-阿拉伯糖濃度的增加，誘導表達的細胞比例 增加，而且已被誘導表達的細胞表達強度並不隨 L- 阿拉伯糖的濃度變化而變化。

  L-鼠李糖誘導的 rhaPBAD 啟動子

 L-鼠李糖誘導的 rhaPBAD 啟動子來源於鼠李糖調節子，該調節子包括啟動子 PBAD 及其控制的結構 基因 rhaA、rhaB 和 rhaD，啟動子 Pt 及其控制的結 構基因 rhaT，啟動子 Psr 及其控制的調節基因 rhaS 和 rhaR。L-鼠李糖誘導的 rhaPBAD 啟動子是一個非 常好的在大腸桿菌中嚴謹調控外源基因表達的工 具。L-鼠李糖作為誘導物可以與蛋白 RhaR 一起誘 導 RhaS 的合成，RhaS 具有正調控鼠李糖調節子的 功能。

當環境中無 L-鼠李糖時，rhaSR 雖存在一定數 量的本底表達，但啟動子效率極低；當存在 L-鼠李 糖時，RhaR 被活化結合到 rhaSR 操縱子的特定區域， 並與 CRP 和 RNA 聚合酶的 α-CTD (RNA 聚合酶 α 亞基 C-端複合體) 相互作用起始自身的表達，同時 表達 RhaS。當 RhaS 積累到一定程度，就會結合到 rhaBAD 和 rhaT 啟動子區的特定 DNA 位點上與 CRP、RNA 聚合酶一起啟動基因的表達。

除了這些常用的啟動子外，四環素誘導的 tetA 啟動子也很常用。tetA 啟動子常用於大腸桿菌高效 且嚴謹調控外源基因的表達。與其他表達系統 相比，該表達系統在大腸桿菌中的本底表達量非常 低，這也使其應用具有一定的優勢。除了上述這些 啟動子外，來自於 TOL 質粒的調控甲苯代謝的啟動 子，來自於 NAH 質粒的調控萘代謝的啟動子以及最近用於丙酸鹽代謝研究的啟動子也得到 了廣泛的應用。