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Características del sistema de expresión de E. coli

Tiempo de actualizacion : 2020-12-10

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Puntos de vista : 30

Características del sistema de expresión de E. coli

Escherichia coli es la primera bacteria huésped utilizada para la expresión de proteínas recombinantes. Hasta ahora, Escherichia coli todavía se considera la principal herramienta en el campo de la expresión de proteínas. El tiempo de proliferación de E. coli es relativamente corto, por lo que el sistema de expresión de E. coli se convierte en una forma rápida. Por lo general, la expresión de genes recombinantes en E. coli solo toma menos de 1 semana.

Al mismo tiempo, el sistema de expresión de E. coli también tiene la ventaja de que el medio de cultivo de E. coli es de bajo precio.

E. coli Protein  Expression System

Cuerpo de inclusión

En E. coli, las proteínas recombinantes suelen estar ubicadas en el citoplasma, también pueden ubicarse en el periplasma y, en algunos casos, se secretarán fuera de la célula. La eficiencia de expresión de las proteínas ubicadas en el citoplasma es la más alta y el rendimiento suele representar el 30% de la biomasa total.

Sin embargo, la sobreexpresión de proteína recombinante puede conducir a la acumulación de agregados proteicos insolubles, formando así cuerpos de inclusión.


No son solo las proteínas derivadas de eucariotas las que forman cuerpos de inclusión, sino que en unos pocos casos, la sobreexpresión de proteínas derivadas de procariotas como E. coli también puede formar cuerpos de inclusión.

En E. coli, la tasa de traducción y plegamiento de proteínas es casi 10 veces mayor que en las células eucariotas, lo que puede ser la razón por la que las proteínas eucariotas forman cuerpos de inclusión. En algunos casos, los cuerpos de inclusión dificultan enormemente la disponibilidad de proteína activa soluble.


Los cuerpos de inclusión también tienen ciertas ventajas. Por lo general, los cuerpos de inclusión no se degradan fácilmente por las proteasas, son fáciles de concentrar por centrifugación y rara vez se contaminan con otras proteínas. A través de ciertos medios, los cuerpos de inclusión también pueden replegarse en proteínas solubles activas.
E. coli Protein  Expression System

Chaperonas de temperatura y moleculares: reducen la formación de cuerpos de inclusión


Bajar la temperatura a 15-30 ° C durante la expresión de la proteína permite que la proteína recombinante forme tanta proteína soluble correctamente plegada como sea posible, mientras forma la menor cantidad posible de cuerpos de inclusión.

Algunas especulaciones muestran que bajar la temperatura reducirá la tasa de transcripción, traducción y plegado de proteínas, de modo que la proteína se pueda plegar correctamente. Al mismo tiempo, la baja temperatura también reducirá la actividad de la proteasa de choque térmico.


Además, algunos investigadores promueven la solubilidad de proteínas coexpresando chaperonas con proteínas recombinantes en el citoplasma. El uso de chaperonas moleculares puede ser específico de una proteína, por lo que los experimentos deben realizarse por separado para cada proteína recombinante diana.

Etiquetas de fusión: mejoran la solubilidad de proteínas recombinantes


Otra forma de mejorar la solubilidad de muchas proteínas recombinantes es incorporar una etiqueta de fusión soluble en el extremo N-terminal o C-terminal de la proteína recombinante.

Las etiquetas de fusión que se ha demostrado que mejoran la solubilidad de proteínas recombinantes incluyen glutatión S transferasa como tiorredoxina, proteína de unión a maltosa (MBP), proteína modificada similar a ubiquitina de molécula pequeña y etiqueta NusA (sustrato de utilización de JV).


Entre ellos, la etiqueta GST y la etiqueta MBP tienen beneficios adicionales y se pueden usar como etiquetas de purificación por afinidad. Desafortunadamente, no se puede aplicar una sola etiqueta a todas las proteínas recombinantes, y debe evaluarse la capacidad de múltiples etiquetas de fusión para promover la expresión soluble.


Existen muchas estrategias para eliminar la etiqueta de fusión de la proteína recombinante. El enfoque habitual es insertar un sitio de escisión de proteasa entre la etiqueta de fusión y la proteína recombinante, y luego usar una proteasa específica para eliminarla.

Sin embargo, a veces la proteína recombinante puede volverse insoluble después de quitar la etiqueta, por lo que este método debe probarse cuidadosamente.


Formación de enlaces disulfuro


Para la expresión citoplásmica, E. coli generalmente no puede promover la formación correcta de enlaces disulfuro de proteínas recombinantes; debido a la presencia de la catálisis del sistema oxidorreductasa de enlace disulfuro, el periplasma suele ser el único lugar donde se pueden formar enlaces disulfuro en E. coli.

Por lo tanto, si la proteína recombinante necesita formar enlaces disulfuro, es necesario utilizar un péptido señal escindible (como pelB) para ubicarlo en el periplasma. Sin embargo, una de las principales desventajas de la expresión periplásmica es que la cantidad de expresión de proteínas se reducirá en gran medida.


La tiorredoxina y la glutaredoxina pueden promover la reacción de reducción del ácido hemipteránico en el citoplasma y destruir el gen de la tiorredoxina reductasa y el grupo glutatión reductasa del sistema D sb mediante la modificación del genoma de E. coli.Puede crear un entorno más adecuado para la formación de enlaces disulfuro. en el citoplasma.

Estas cepas modificadas genéticamente han sido comercializadas por EMI> Novagen. Si es necesario formar más enlaces disulfuro, la proteína recombinante puede fusionarse con tiorredoxina y expresarse en la cepa trxB- / gor de E. coli.