中國工程院食品安全院士團隊

科研成果轉(zhuǎn)化平臺

目前的重組蛋白多是采用原核表達系統(tǒng)尤其大腸桿菌，該表達系統(tǒng)因其遺傳背景清楚、轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo)效率高、生長繁殖快、成本低廉，因此被大規(guī)模應(yīng)用于細胞因子、工具酶、蛋白藥物類等重組蛋白的表達。通常，大腸桿菌表達多采用LB肉湯培養(yǎng)基加誘導(dǎo)劑IPTG誘導(dǎo)的方式，該方式需要在接種大腸桿菌后監(jiān)測菌體密度，待OD???=0.6左右，再加入誘導(dǎo)劑IPTG誘導(dǎo)外源蛋白表達，不管是加入IPTG的時間還是濃度都需要大量的實驗來摸索以尋求最適表達條件，操作非常繁瑣，而本公司的Lac自誘導(dǎo)型營養(yǎng)肉湯在接菌后，不再需要監(jiān)測細胞密度和添加IPTG，直接置于合適溫度下培養(yǎng)就行。

自誘導(dǎo)培養(yǎng)基原理

葡萄糖作為半乳糖操縱子的阻遏因子阻止細菌利用α-乳糖，而被優(yōu)先代謝，促進細菌高密度生長。一旦培養(yǎng)基中的葡萄糖被耗盡（通常發(fā)生在對數(shù)期的后期），乳糖被?-半乳糖苷酶轉(zhuǎn)換成異乳糖（葡萄糖-1,6-半乳糖），而后者作為IPTG誘導(dǎo)型啟動子的誘導(dǎo)劑，引起乳糖阻遏子從與DNA結(jié)合的位點上釋放，啟動重組蛋白的表達。對于DE3基因型的E.coli中，異乳糖使T7 lac啟動子去阻遏，并誘導(dǎo)lacUV5啟動子表達T7 RNA聚合酶。通常，外源蛋白在細菌中表達時常使用IPTG誘導(dǎo)的啟動子，如lac啟動子。

圖1 lac操縱子負調(diào)控

①無乳糖時，操縱子被阻遏。lac I基因表達產(chǎn)生阻遏物（綠色），阻遏物結(jié)合操縱基因（operator），阻止RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄lac基因。

②有乳糖時，誘導(dǎo)物（inducer，黑色）與阻遏物結(jié)合，改變了阻遏物的構(gòu)象，使其不在與操縱基因結(jié)合，阻遏物脫離操縱基因，RNA聚合酶起始結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生多順反子mRNA，進而翻譯產(chǎn)生β-半乳糖苷酶、透性酶和轉(zhuǎn)乙酰酶。

自誘導(dǎo)培養(yǎng)基優(yōu)勢

自誘導(dǎo)方式是在E.coli菌體生長到某一特定點時蛋白表達自發(fā)開始，省去了監(jiān)測菌體密度（OD600）和添加IPTG這兩個步驟。與傳統(tǒng)IPTG誘導(dǎo)的蛋白表達過程相比，使用自動誘導(dǎo)培養(yǎng)基極大簡化了流程。

自誘導(dǎo)培養(yǎng)基(lac啟動子)產(chǎn)品及特點

本產(chǎn)品利用E.coli自身對培養(yǎng)基中碳源和能源的調(diào)控利用機制，實現(xiàn)外源蛋白在細菌達到飽和期后的自動誘導(dǎo)。

具有下列特點:

1. 無需添加IPTG等誘導(dǎo)劑，節(jié)約人力物力。

2. 免去了密切監(jiān)控培養(yǎng)液密度的過程，尤其適合大規(guī)模篩選。

3. 細菌生長密度遠高于傳統(tǒng)的IPTG誘導(dǎo)表達系統(tǒng)。

4. 外源蛋白表達量遠高于傳統(tǒng)的IPTG誘導(dǎo)表達系統(tǒng)。

5. 即開即用，操作簡單。

6. 兼容各種培養(yǎng)容器(如培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)罐、深孔管、發(fā)酵罐等)。

自誘導(dǎo)表達的培養(yǎng)基可提高pET系列和其它IPTG原核誘導(dǎo)表達系統(tǒng)在大腸桿菌中蛋白的表達量，無需要培養(yǎng)液生長密度進行監(jiān)測。此外，IPTG存在一定毒性，使用了不含IPTG的自誘導(dǎo)培養(yǎng)基可以使表達的目的蛋白量大大增加。

自誘導(dǎo)培養(yǎng)基適用的載體類型

表1 可被自誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)表達的大腸桿菌表達載體

該自誘導(dǎo)培養(yǎng)基基于F. William Studier博士的技術(shù)，使用了不同代謝成分提高細胞的生長密度，并自動誘導(dǎo)lac啟動子開始轉(zhuǎn)錄。