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¿Cuáles son las formas de aumentar la expresión de proteína soluble?

Tiempo de actualizacion : 2021-01-05

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¿Cuáles son las formas de aumentar la expresión de proteína soluble?
Debido a las simples condiciones de cultivo de las bacterias procariotas y la conveniente introducción de genes extraños, se ha convertido en un importante sistema de expresión de proteínas recombinantes. Una vez que el gen se transforma en la cepa, induciéndolo a expresar la proteína diana en la cepa huésped, recolectarlo y purificarlo es un método convencional de expresión de proteínas.

Sin embargo, las proteínas expresadas en procariotas que pueden exhibir actividad biológica son generalmente proteínas solubles presentes en el sobrenadante, y los cuerpos de inclusión insolubles no tienen actividad biológica.

Por tanto, la expresión soluble de la proteína diana se ha convertido en el objetivo de la mayoría de los experimentos de expresión de proteínas. Cómo reducir o evitar la aparición de cuerpos de inclusión también es un problema que afecta a la mayoría de las personas.

expression of soluble protein

Entonces, ¿cuáles son las formas de aumentar la expresión de proteína soluble?


  • Reducir la tasa de síntesis de proteínas.

La síntesis de proteínas no es lo más rápida posible. En muchos casos, las proteínas se sintetizan en bacterias procarióticas demasiado rápido, lo que conduce a un tiempo insuficiente para plegarse y formar cuerpos de inclusión. Ante esto, podemos partir de los siguientes aspectos.


1. Bajar la temperatura del cultivo;

2. Utilice promotores más débiles;

3. Reducir la concentración de inductor;

4. Utilice plásmidos de bajo número de copias como vectores de genes extraños.
Para aumentar la expresión de proteínas, muchas personas habitualmente ajustan varias condiciones de la mejor manera durante la expresión de proteínas, como mantener la temperatura de cultivo óptima, usar promotores fuertes, aumentar la concentración de inductores y usar plásmidos de alto número de copias.

De hecho, estos métodos pueden aumentar la expresión de la proteína diana, pero también harán que la velocidad de expresión de la proteína sea demasiado rápida, incapaz de plegarse por completo y formar cuerpos de inclusión. Por lo tanto, si hay demasiados cuerpos de inclusión, ajustar adecuadamente estos factores de influencia puede ser una solución.

Una vez que el experimento falla, se necesita mucho tiempo y energía para explorar las condiciones desde el principio. Se recomienda probar una variedad de condiciones al comienzo del experimento, usando diferentes plásmidos, diferentes promotores de fuerza, diferentes condiciones de cultivo y diferentes concentraciones de inductores. Explore las mejores condiciones para la expresión de proteínas solubles para mejorar la tasa de tolerancia a errores del experimento.

  • Cambiar la composición del medio

El medio de cultivo es la fuente directa de las sustancias necesarias para el crecimiento de bacterias. El ajuste de la composición del medio de cultivo puede ayudar a regular la tasa de síntesis de proteínas bacterianas y mejorar la estabilidad de la estructura de la proteína. Las medidas incluyen:


1. Agregue tampón de pH para ajustar el pH durante el cultivo;

2. Agregar grupos protésicos o factores de coenzimas que ayuden a que las proteínas se plieguen correctamente y mejoren la estabilidad de las proteínas;

3. Añadir solución de glucosa al 1% para reducir la expresión inducida por IPTG (isopropil tiogalactósido);

4. Agregue sacarosa y poliol (o sorbitol) para aumentar la presión osmótica de la solución del medio. El aumento de la presión osmótica provocará la acumulación de agentes osmoprotectores intracelulares, que pueden mejorar la estabilidad de la proteína diana.

5. Agregue etanol, mercaptanos de bajo peso molecular, compuestos disulfuro y cloruro de sodio.

  • Coexpresión con chaperona molecular o enzima de plegamiento


Las dos proteínas, chaperonas moleculares y enzimas plegables, juegan un papel muy importante en el proceso de expresión de proteínas en los organismos. La coexpresión de ellos con la proteína diana puede promover el plegamiento correcto de la proteína y aumentar la expresión de proteína soluble cuando se expresa la proteína.

Chaperonas moleculares: las chaperonas moleculares pueden ayudar a que los precursores de proteínas se plieguen correctamente. Las chaperonas moleculares de uso común en el sistema de expresión de E. coli incluyen:

GroES-GroEL, DnaK-DnaJ-GrpE, ClpB.

Enzima de plegado: al reducir la barrera energética durante el plegado, ayuda a la proteína objetivo a formar una conformación activa. Los siguientes tres tipos de enzimas plegables juegan un papel importante en la expresión de proteínas.

1. PPI (peptidil prolil cis / trans isomerasas);

2. DsbA (enlace disulfuro oxidorreductasa disulfuro oxidorreductasa) y DsbC (disulfuro isomerasa enlace disulfuro isomerasa);

3. PDI (proteína disulfuro isomerasa).

El nivel de coexpresión de la proteína diana y la chaperona molecular o la enzima de plegado depende de la naturaleza de la proteína específica. Los estudios han demostrado que cuando DsbA y DsbC se fusionan con la proteína, también pueden aumentar el nivel de expresión soluble de la proteína.

  • Coexpresión con etiqueta de fusión


Agregar etiquetas al N-terminal y C-terminal para mejorar la expresión soluble es una operación de rutina en la mayoría de los experimentos. Las etiquetas comúnmente utilizadas son: MBP (proteína de unión a maltosa), GST (glutatión sulfhidril transferasa), SUMO (proteína modificada de tipo ubiquitina pequeña), NusA, TrxA (tiorredoxina) y DsbA y DsbC mencionados anteriormente.

La etiqueta GST (glutatión sulfhidril transferasa) es la etiqueta de solubilización más utilizada. Tiene cierto efecto de solubilización, pero se utiliza principalmente para la purificación por afinidad. La etiqueta GST también tiene otro efecto beneficioso sobre las proteínas recombinantes, que es reducir la degradación en las células huésped y aumentar la estabilidad de las proteínas.

La característica más destacada de la etiqueta MBP es su poderosa capacidad para promover la disolución. Los estudios han demostrado que la ventaja de la etiqueta MBP es que tiene un papel importante en la promoción de la expresión soluble de proteínas de membrana. La etiqueta MBP se añadió a 42 proteínas de membrana que estaban infraexpresadas o no expresadas en E. coli, 29 de las cuales eran solubles, especialmente Todas las proteínas de pequeño peso molecular de 10-20 kD se expresaron con éxito.

La característica más importante de las etiquetas SUMO es que pueden identificarse específicamente mediante la proteasa SUMO y degradarse de manera eficiente, lo que hace que el proceso de eliminación de etiquetas posterior sea preciso y eficiente. La etiqueta SUMO se ha utilizado con éxito para la expresión de fusión en bacterias. No solo puede mejorar la solubilidad de la proteína recombinante, sino también aumentar su expresión.

NusA tiene la actividad biológica de promover la transcripción del ADN y ralentizar la traducción, lo que le da a la proteína expresada más tiempo para plegarse. Permite la expresión estable y activa de proteínas recombinantes. Incluso si no se elimina la etiqueta NusA, la proteína de fusión aún puede estar activa. Por lo tanto, cuando se compara con otras etiquetas solubilizantes, NusA también tiene ventajas únicas.

Si encuentra demasiados cuerpos de inclusión en el experimento, el sobrenadante no expresa el problema,

También puede probar los métodos anteriores. Si aún no puede resolverlo, también puede considerar a Generalbiosystems para que lo ayude. Somos una empresa profesional de preparación de proteínas recombinantes.