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几个常用的启动子和诱导调控表达系统几个常用的启动子和诱导调控表达系统1. 最早应用于的表达系统的是 Lac 乳糖操纵子，由启动子 lacP + 操纵基因 lacO + 结构基因组成其转录受 CAP 正调控和 lacI 负调控2. lacUV5 突变能够在没有 CAP 的存在下更有效地起始转录，该启动子在转录水平上只受 lacI 的调控，因而随后得到了更广泛采用lacI 产物是一种阻遏蛋白，能结合在操纵基因 lacO 上从而阻遏转录起始乳糖的类似物 IPTG 可以和 lacI产物结合，使其构象改变离开 lacO，从而激活转录这种可诱导的转录调控成为了大肠杆菌表达系统载体构建的常用元件3. tac 启动子是 trp 启动子和 lacUV5 的拼接杂合启动子，且转录水平更高，比lacUV5 更优越4. trc 启动子是 trp 启动子和 lac 启动子的拼合启动子，同样具有比 trp 更高的转录效率和受 lacI 阻遏蛋白调控的强启动子特性5. 在常规的大肠杆菌中，lacI 阻遏蛋白表达量不高，仅能满足细胞自身的 lac 操纵子，无法应付多拷贝的质粒的需求，导致非诱导条件下较高地表达，为了让表达系统严谨调控产物表达，能过量表达 lacI 阻遏蛋白的 lacIq 突变菌株常被选为 Lac/Tac/trc 表达系统的表达菌株。

现在的 Lac/Tac/trc 载体上通常还带有 lacIq 基因，以表达更多 lacI 阻遏蛋白实现严谨的诱导调控6.IPTG 广泛用于诱导表达系统，但是 IPTG 有一定毒性，有人认为在制备医疗目的的重组蛋白并不合适，因而也有用乳糖代替 IPTG 作为诱导物的研究另外一种研究方向是用 lacI 的温度敏感突变体，30℃下抑制转录，42℃开始发挥作用热诱导不用添加外来的诱导物，成本低，但是由于发酵过程中加热升温比较慢而影响诱导效果，而且热诱导本身会导致大肠杆菌的热休克蛋白激活，一些蛋白酶会影响产物的稳定7. 以 λ 噬菌体转录启动子 PL、PR 构建的载体也为大家所熟悉这两个强启动子受控于 λ 噬菌体 cI 基因产物cI 基因的温度敏感突变体 cI857(ts)常常被用于调控 PL、PR 启动子的转录同样也是 30℃下阻遏启动子转录，42℃下解除抑制开始转录同样的，PL、PR 表达载体需要以 cI857(ts)作为表达菌株，现在更常见的做法是在载体上携带 cI857(ts)基因，所以可以有更大的宿主选择范围另外一种思路是通过严谨调控 cI 产物来间接调控 PL、PR 启动子的转录比如 Invitrogen 的 PL 表达系统，就是将受 trp 启动子严谨调控的 cI 基因溶源化到宿主菌染色体上，通过加入酪氨酸诱导抑制 trp 启动子，抑制 cI 基因的表达，从而解除强大的 PL 启动子的抑制。

8. T7 启动子是当今大肠杆菌表达系统的主流，这个功能强大兼专一性高的启动子经过巧妙的设计而成为原核表达的首选，尤其以 Novagen 公司的 pET 系统为杰出代表强大的 T7 启动子完全专一受控于 T7 RNA 聚合酶，而高活性的 T7 RNA 聚合酶合成 mRNA 的速度比大肠杆菌 RNA 聚合酶快 5 倍——当二者同时存在时，宿主本身基因的转录竞争不过 T7 表达系统，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%以上由于大肠杆菌本身不含 T7 RNA 聚合酶，需要将外源的 T7 RNA 聚合酶引入宿主菌，因而 T7 RNA 聚合酶的调控模式就决定了 T7 系统的调控模式——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，从而避免目的基因毒性对宿主细胞以及质粒稳定性的影响；通过控制诱导条件控制 T7 RNA 聚合酶的量，就可以控制产物表达量，某些情况下可以提高产物的可溶性部分有几种方案可用于调控 T7 RNA 聚合酶的合成，从而调控 T7 表达系统1.噬菌体 DE3 是lambda 噬菌体的衍生株，含有 lacI 抑制基因和位于 lacUV5 启动子下的 T7 RNA 聚合酶基因。

DE3 溶源化的菌株如 BL21(DE3)就是最常用的表达菌株，构建好的表达载体可以直接转入表达菌株中，诱导调控方式和 lac 一样都是 IPTG 诱导2.另一种策略是用不含 T7 RNA 聚合酶的宿主菌克隆目的基因，即可完全避免因目的蛋白对宿主细胞的潜在毒性而造成的质粒不稳定然后用 λCE6 噬菌体侵染宿主细胞——CE6 是 lambda 噬菌体含温度敏感突变(cI857ts)和 pL/pR 启动子控制 T7 RNA 聚合酶表达的衍生株，在热诱导条件下可以激活 T7 RNA 聚合酶的合成此了噬菌体之外，还可以通过共转化质粒提供 T7 RNA 聚合酶比如有人用受溶氧浓度控制的启动子调控 T7 RNA 聚合酶合成，据说这比较适合工业化发酵的条件控制由于 T7 RNA 聚合酶的调控方式仍有可能有痕量的本底表达，控制基础表达的手段之一是培养基外加葡萄糖，有助于控制本底表达水平；之二是采用带有 T7 lac 启动子的载体——在紧邻 T7 启动子的下游有一段lacI 操纵子序列编码表达 lac 阻遏蛋白(lacI)，lac 阻遏蛋白可以作用于宿主染色体上 T7 RNA 聚合酶前的 lacUV5 启动子并抑制其表达，也作用于载体 T7 lac 启动子，以阻断任何 T7 RNA 聚合酶导致的目的基因转录。

pLacI 工转化也是同样的原理如果这还不够，更为严谨调控手段还有——在宿主菌中表达另一个可以结合并抑制 T7 RNA 聚合酶的基因——T7 溶菌酶基因，降低本底常用的带溶菌酶质粒有 pLysS 和 pLysE，相容的 ori 都不会影响后继的表达质粒转化，前者表达的溶菌酶的水平要比后者低得多，对细胞生长影响小，而pLysE 会明显降低宿主菌的生长水平，容易出现过度调节，增加蛋白表达的滞后时间，从而降低表达水平通过几种不同方法来巧妙调控 T7 聚合酶合成，T7启动子发展出了史上功能最强大，最丰富的表达系统。