技术概述
在各种表达系统中，最早被采用研究的是原核表达系统，原核表达系统是将外源cDNA片段克隆到原核表达载体上然后转化表达菌株，在原核生物来表达外源蛋白的系统[1]，主要包括大肠杆菌表达、枯草芽孢杆菌表达、链霉素表达等。原核表达载体是能携带插入外源基因序列进入原核细胞中进行表达的载体。目前应用最为广泛的原核表达载体是大肠杆菌表达载体，一般说的原核表达系统主要是指大肠杆菌表达。大肠杆菌表达载体主要有PET系列、PGEX系列和PQE系列。应用最多的是PET系列，它能在大肠杆菌中高效且高产的表达外源蛋白[2]。原核表达系统主要用途：基因功能研究、重组蛋白特性研究、重组蛋白制备/制药。
原核表达系统优点：大肠杆菌遗传背景清楚、生长繁殖快、转化效率高、经济实惠、能快速大量生产目的蛋白[3]。原核表达系统还存在许多难以克服的缺点：如通常使用的表达系统无法对表达时间及表达水平进行调控，有些基因的持续表达可能会对宿主细胞产生毒害作用，过量表达可能导致非生理反应，目的蛋白常以包涵体形式表达，导致产物纯化困难；而且原核表达系统翻译后加工修饰体系不完善，表达产物的生物活性较低。[1]
技术详情
载体 | 启动子 | 报告基因 | 抗性 | 表达宿主 | 备注 |
pET3a | T7 | N-T7 | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET3b | T7 | N-T7 | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET3c | T7 | N-T7 | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET5a | T7 | N-T7 | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET5b | T7 | N-T7 | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET9a | T7 | N-T7 | 卡那霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET11a | T7 | N-T7 | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET11b | T7,Lac | N-T7 | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET11c | T7,Lac | N-T7 | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET11d | T7,Lac | N-T7 | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET14b | T7,AmpR, | N-6×His | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET15b | AmpR,Lac1 | N-6×His | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET17b | T7 | N-T7 | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET19b | AmpR,Lac1 | N-His | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET20b | T7,AmpR, | C-His,N-pelB | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET21(+) | AmpR,Lac1 | C-His,N-pelB | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET21a | AmpR,Lac1 | N-T7,C-6×His | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET21b | AmpR,Lac1 | N-T7,C-6×His | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET21c | AmpR,Lac1 | N-T7,C-6×His | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET21d | T7 | N-T7,C-His | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET22b | T7,AmpR,Lac1 | C-His,N-pelB | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET23(+) | T7 | C-His,N-pelB | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET26b | T7 | C-6×His | 卡那霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET28a | T7 | N-6×His,N-Thronbin,N-T7,C-6×His | 卡那霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET28a-Spy | T7 | N-Spy,N–6×His,N-Thronbin,N-T7,C–6×His | 卡那霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET28a-SUMO | T7/Tac | N-6×His,N-Thrombin,,N-SUMO,C-6×His | 卡那霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET30a | T7 | N-6×His,N-Thrombin,N-S,N-EK,C-6×His | 卡那霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET32a | T7/Tac | N-Thrombin,C-6×His和中间6×His | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET42a | T7/Lac | N-GST,N-S,N-His,N-Thrombin,N-HRV,C-6×His | 卡那霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | 可供构建 |
pET16b | T7,Lac | N-10×His, N-Factor Xa | 氨苄青霉素 | BL21（DE3）等大肠杆菌 | / |
pTrc-CKS | Trc | N-CKS,C-6×His，N-P3C | 氨苄青霉素 | BL21(DE3)等大肠杆菌 | / |
载体 | 启动子 | 报告基因 | 抗性 | 表达宿主 | 备注 |
pGEX-4T-1 | Tac/lac | N-GST, N-thrombin | 氨苄青霉素 | BL21等大肠杆菌 | 可供构建 |
pGEX-6P-1 | Tac/lac | N-GST，N-PP/3C | 氨苄青霉素 | 大肠杆菌 | 可供构建 |
pGEX4T-1-6×His | Tac | N-GST,C-His,N-ttrombin | 氨苄青霉素 | 大肠杆菌 | 可供构建 |
pGEX-4T-2 | Tac | N-GST, N-thrombin | 氨苄青霉素 | BL21等大肠杆菌 | / |
pGEX-4T-3 | Tac/lac | N-GST, N-thrombin | 氨苄青霉素 | BL21等大肠杆菌 | / |
pGEX-5X-1 | Tac/lac | N-GST，N-Factor Xa | 氨苄青霉素 | 大肠杆菌 | / |
pGEX-6P-2 | Tac/lac | N-GST, N-PP/3C | 氨苄青霉素 | BL21等大肠杆菌 | / |
pGEX-6P-3 | Tac/lac | N-GST, N-PP/3C | 氨苄青霉素 | BL21等大肠杆菌 | / |
pGEX-KG | Tac/lac | N-GST, N-thrombin | 氨苄青霉素 | 大肠杆菌 | / |
pGEX-5X-3 | Tac/lac | N-GST | 氨苄青霉素 | 大肠杆菌 | / |
pGEX-2T | Tac/lac | N-GST, N-thrombin | 氨苄青霉素 | 大肠杆菌 | / |
pGEX-1λT EcoRI/BAP | Tac/lac | N-GST, N-thrombin | 氨苄青霉素 | 大肠杆菌 | / |
pGEX-5X-2 | Tac/lac | N-GST, N-Factor Xa | 氨苄青霉素 | 大肠杆菌 | / |
pGEX-3X | Tac/lac | N-GST, N-Factor Xa | 氨苄青霉素 | 大肠杆菌 | / |
pGEX-2TK | Tac/lac | N-GST, N-thrombin | 氨苄青霉素 | 大肠杆菌 | / |
pGEX-His | Tac/lac | N-GST, C-His | 氨苄青霉素 | 大肠杆菌 | / |
载体 | 启动子 | 报告基因 | 抗性 | 表达宿主 | 备注 |
pQE30 | T5 | N-6×His | 氨苄青霉素 | M15 | 可供构建 |
pQE40 | T5 | N-6×His | 氨苄青霉素 | M15 | 可供构建 |
pQE2 | T5 | N-6×His | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pQE9 | T5 | N-6×His | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pQE31 | T5 | N-6×His | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pQE-32 | T5 | N-6×His | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pQE-70 | T5 | C-6×His | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pQE-80L | T5 | N-6×His,Nterm, lacIq | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pQE-31 | T5 | N-6×His | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pQE-TriSystem-7 | p10 | C-8×His | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pQE-TriSystem-5 | p10 | C-8×His | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pQE-TriSystem His-Strep2 | p10 | HSV,C-8×His | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pQE-T7-1 | T7 | N-10×His,C-6×His | 卡那霉素 | M15 | / |
pQE-T7 | T7 | N-6×His,C-6×His | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pQE-100 DoubleTaq | T5 | N-6×His,Tag-100 | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pQE-82L-Kan | T5 | N-6×His | 卡那霉素 | M15 | / |
pQE-82L | T5 | N-6×His | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pRSET-A | T7 | N-6×His | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pRSET-B | T7 | N-6×His | 氨苄青霉素 | M15 | / |
pRSET-C | T7 | N-6×His | 氨苄青霉素 | M15 | / |
载体 | 启动子 | 报告基因 | 抗性 | 表达宿主 | 备注 | ||
pMal-p5X | Tac | N-MBP | 氨苄青霉素 | BL21 | / | ||
pMal-c5X | Tac | N-MBP | 氨苄青霉素 | BL21 | / | ||
pMal-c4X | Tac | N-MBP, N-Factor Xa | 氨苄青霉素 | BL21 | / | ||
pMal-p2X | Tac | N-MBP，N-Factor Xa | 氨苄青霉素 | BL21 | / | ||
pMal-c2X | Tac | N-MBP, N-Factor Xa | 氨苄青霉素 | BL21 | / | ||
pMal-c2E | Tac | N-MBP, N-EK | 氨苄青霉素 | BL21 | / | ||
pMal-p2G | Tac | N-MBP, N-Genenase I | 氨苄青霉素 | BL21 | / | ||
pMal-p4X | Tac | N-MBP, N-Factor Xa | 氨苄青霉素 | BL21 | / | ||
pMal-p5E | Tac | N-MBP | 氨苄青霉素 | BL21 | / | ||
载体 | 启动子 | 报告基因 | 抗性 | 诱导方式 | 备注 |
pCold I | cspA | N-His, N-Factor Xa | 氨苄青霉素 | 温度诱导 | 可供构建 |
pCold-ZZ | CSPA | N-His, N-Factor Xa，N-ZZ | 氨苄青霉素 | 温度诱导 | 可供构建 |
pCold-Sumo | CSPA | N-SUMO | 氨苄青霉素 | 温度诱导 | 可供构建 |
pColdII | CSPA | N-His | 氨苄青霉素 | 温度诱导 | / |
pColdIII | CSPA | / | 氨苄青霉素 | 温度诱导 | / |
pColdTF | CSPA | N-His, N-Trigger, N-Thrombin, N-Factor Xa，N-HRV 3C | 氨苄青霉素 | 温度诱导 | / |
克隆菌株用于扩增大量质粒，原核载体克隆菌通常是K12系列NovaBlue，JM109及DH5ɑ，这些菌是recA-endA 型，转化效率很高，且质粒产量高，适用于保存带有克隆目的基因的pET载体。
表达菌株是用于表达蛋白，原核载体表达菌是带有染色体T7 RNA聚合酶基因的大肠杆菌，包括所有B型菌株，B834，BL21，BLR，Origami B，Rosetta 及Tuner，目前BL21（DE3）用得最多的表达菌。
参考文献
1. 陈晓娟等. 蛋白表达系统的研究进展[J]. 包头医学院学报, 2014, 30: 142-143.
2. 祁浩等. 大肠杆菌表达系统和酵母表达系统的研究进展[J]. 安徽农业科学, 2016, 44: 4-6.
3. Mergulha˜o FJM et al. Recombinant protein secretion in Escherichia coli [J]. Biotechnology Advances, 2005, 23:177-202.
聚生物技术词条修善计划
对现在的词条不满意？或者您有关于该技术的独特见解，最新发展资讯？都可以投稿给聚生物。一经采用，您对该词条的贡献将被聚生物所有用户所看到。
投稿参加技术词条修善计划
武汉-转导生物
设计原核表达载体时，连不上是什么原因