大肠杆菌表达可溶与分泌蛋白策略综述

大肠杆菌作为一种常见的革兰氏阴性菌，由于其易于操作和低成本的特点，长期以来被广泛用于基因工程中表达重组蛋白。然而，大肠杆菌的天然表达系统存在一个显著的问题：大多数重组蛋白往往以不溶性的包涵体形式存在，且活性丧失，这限制了其在工业生产和基础研究中的应用潜力。刘祖培和吉尚戎在他们的研究中，针对这一问题，聚焦于改进大肠杆菌的表达体系，总结了过去几十年来科学家们在解决可溶性和分泌型蛋白表达难题上所采取的各种策略。 首先，他们强调了分子伴侣系统在提高重组蛋白溶解度中的关键作用。分子伴侣是一类协助蛋白质折叠、组装和稳定性的辅助蛋白质，通过识别并协助目标蛋白正确折叠，减少了错误折叠导致的包涵体形成。利用如GroEL-GroES、DnaK-DnaJ-GrpE等系统的优化，可以显著提升大肠杆菌中可溶蛋白的产量。 其次，他们探讨了融合表达技术，通过将目标蛋白与已知的可溶性标签（如亲和标签如GST、MBP、TEV protease切割位点等）融合，可以促进蛋白质的正确折叠并提高其在细胞内的溶解度。此外，通过使用信号肽，研究人员可以引导分泌蛋白从大肠杆菌细胞中分泌出来，进一步扩大了可表达蛋白的类型和应用范围。 融合表达之外，文中还提到了其他策略，如使用不同的启动子调控、优化培养条件（如温度、pH、营养成分）、以及通过质粒设计（如使用T7或 araBAD启动子）来增强大肠杆菌的蛋白表达能力。这些方法旨在平衡表达水平和溶解度，使得大肠杆菌成为理想的蛋白生产平台。 最后，他们强调了对大肠杆菌表达系统的持续优化和研究的重要性，因为每个蛋白质的特性可能需要特定的优化策略。通过不断探索和创新，研究人员有望突破大肠杆菌表达的局限，使其在生物技术、药物研发等领域发挥更大的作用。 刘祖培和吉尚戎的研究总结了近年来在大肠杆菌中表达可溶性和分泌蛋白方面的重要进展，为后续科研人员提供了宝贵的经验和启示，推动了大肠杆菌作为高效蛋白生产平台的发展。