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Caractéristiques du système d'expression d'E. Coli

Temps de mise à jour : 2020-12-10

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Caractéristiques du système d'expression d'E. Coli

Escherichia coli est la première bactérie hôte utilisée pour l'expression de protéines recombinantes. Jusqu'à présent, Escherichia coli est toujours considérée comme le principal outil dans le domaine de l'expression des protéines. Le temps de prolifération d'E. Coli est relativement court, de sorte que le système d'expression d'E. Coli devient un moyen rapide. Habituellement, l'expression de gènes recombinants dans E. coli ne prend que moins d'une semaine.

Dans le même temps, le système d'expression d'E. Coli a également l'avantage d'un prix bas - le milieu de culture d'E. Coli.

E. coli Protein  Expression System

Corps d'inclusion

Chez E. coli, les protéines recombinantes sont généralement situées dans le cytoplasme, peuvent également être localisées dans le périplasme et, dans quelques cas, seront sécrétées à l'extérieur de la cellule. L'efficacité d'expression des protéines situées dans le cytoplasme est la plus élevée, et le rendement peut généralement représenter 30% de la biomasse totale.

Cependant, la surexpression de la protéine recombinante peut conduire à l'accumulation d'agrégats de protéines insolubles, formant ainsi des corps d'inclusion.


Ce ne sont pas seulement les protéines dérivées des eucaryotes qui forment des corps d'inclusion, mais dans quelques cas, la surexpression de protéines dérivées de procaryotes comme E. coli peut également former des corps d'inclusion.

Chez E. coli, le taux de traduction et de repliement des protéines est presque 10 fois plus élevé que celui des cellules eucaryotes, ce qui peut être la raison pour laquelle les protéines eucaryotes forment des corps d'inclusion. Dans certains cas, les corps d'inclusion entravent considérablement la disponibilité de la protéine active soluble.


Les organismes d'inclusion présentent également certains avantages. Habituellement, les corps d'inclusion ne sont pas facilement dégradés par les protéases, faciles à concentrer par centrifugation et sont rarement contaminés par d'autres protéines. Par certains moyens, les corps d'inclusion peuvent également être repliés en protéines solubles actives.
E. coli Protein  Expression System

La température et les chaperons moléculaires réduisent la formation de corps d'inclusion


L'abaissement de la température à 15-30 ° C pendant l'expression de la protéine permet à la protéine recombinante de former autant de protéines correctement repliées solubles que possible, tout en formant le moins de corps d'inclusion possible.

Certaines spéculations montrent que l'abaissement de la température réduira le taux de transcription, de traduction et de repliement des protéines, de sorte que la protéine puisse se replier correctement. Dans le même temps, une température basse réduira également l'activité de la protéase de choc thermique.


De plus, certains chercheurs favorisent la solubilité des protéines en co-exprimant des chaperons avec des protéines recombinantes dans le cytoplasme. L'utilisation de chaperons moléculaires peut être spécifique à une protéine, de sorte que les expériences doivent être effectuées séparément pour chaque protéine recombinante cible.

Les balises de fusion améliorent la solubilité des protéines recombinantes


Une autre manière d'améliorer la solubilité de nombreuses protéines recombinantes consiste à incorporer une étiquette de fusion soluble à l'extrémité N-terminale ou C-terminale de la protéine recombinante.

Les marqueurs de fusion qui se sont avérés améliorer la solubilité des protéines recombinantes comprennent la glutathion S transférase telle que la thiorédoxine, la protéine de liaison au maltose (MBP), la protéine modifiée de type ubiquitine à petites molécules et le marqueur NusA (substrat d'utilisation de la JV).


Parmi eux, le tag GST et le tag MBP présentent des avantages supplémentaires et peuvent être utilisés comme tags de purification d'affinité. Malheureusement, aucune étiquette unique ne peut être appliquée à toutes les protéines recombinantes, et la capacité de plusieurs étiquettes de fusion à promouvoir l'expression soluble doit être évaluée.


Il existe de nombreuses stratégies pour éliminer l'étiquette de fusion de la protéine recombinante. L'approche habituelle consiste à insérer un site de clivage de protéase entre l'étiquette de fusion et la protéine recombinante, puis à utiliser une protéase spécifique pour l'enlever.

Cependant, parfois, la protéine recombinante peut devenir insoluble après le retrait du marqueur, cette méthode doit donc être soigneusement testée.


Formation de liaisons disulfure


Pour l'expression cytoplasmique, E. coli ne peut généralement pas favoriser la formation correcte de liaisons disulfure de protéines recombinantes; en raison de la présence de la catalyse du système oxydoréductase de liaison disulfure, le périplasme est généralement le seul endroit où des liaisons disulfure peuvent être formées dans E. coli.

Par conséquent, si la protéine recombinante doit former des liaisons disulfure, un peptide signal clivable (tel que pelB) doit être utilisé pour le localiser dans le périplasme. Cependant, l'un des principaux inconvénients de l'expression périplasmique est que la quantité d'expression des protéines sera considérablement réduite.


La thiorédoxine et la glutarédoxine peuvent favoriser la réaction de réduction de l'acide hémipteranique dans le cytoplasme et détruire le gène de la thiorédoxine réductase et le groupe de la glutathion réductase du système D sb en modifiant le génome d'E. Coli, cela peut créer un environnement plus approprié pour la formation de liaisons disulfure dans le cytoplasme.

Ces souches génétiquement modifiées ont été commercialisées par EMI> Novagen. Si davantage de liaisons disulfure doivent être formées, la protéine recombinante peut être fusionnée avec la thiorédoxine et exprimée dans la souche trxB- / gor E. coli.