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Quels sont les moyens d'augmenter l'expression des protéines solubles?

Temps de mise à jour : 2021-01-05

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Quels sont les moyens d'augmenter l'expression des protéines solubles?
En raison des conditions de culture simples des bactéries procaryotes et de l'introduction commode de gènes étrangers, il est devenu un système d'expression de protéines recombinantes important. Une fois que le gène a été transformé dans la souche, l'induire à exprimer la protéine cible dans la souche hôte, le collecter et le purifier est une méthode classique d'expression de protéine.

Cependant, les protéines exprimées procaryotes qui peuvent présenter une activité biologique sont généralement des protéines solubles présentes dans le surnageant, et les corps d'inclusion insolubles n'ont aucune activité biologique.

Par conséquent, l'expression soluble de la protéine cible est devenue la poursuite de la plupart des expériences d'expression de protéine. Comment réduire ou éviter l'apparition de corps d'inclusion est également un problème qui afflige la plupart des gens.

expression of soluble protein

Alors, quels sont les moyens d'augmenter l'expression des protéines solubles?


  • Réduire le taux de synthèse des protéines

La synthèse des protéines n'est pas aussi rapide que possible. Dans de nombreux cas, les protéines sont synthétisées trop rapidement dans les bactéries procaryotes, ce qui conduit à un temps insuffisant pour se replier et former des corps d'inclusion. Compte tenu de cela, nous pouvons partir des aspects suivants.


1. Abaissez la température de culture;

2. Utilisez des promoteurs plus faibles;

3. Réduisez la concentration d'inducteur;

4. Utilisez des plasmides à faible nombre de copies comme vecteurs de gènes étrangers.
Afin d'augmenter l'expression des protéines, de nombreuses personnes ajustent habituellement diverses conditions au mieux pendant l'expression des protéines, telles que le maintien de la température de culture optimale, l'utilisation de promoteurs puissants, l'augmentation de la concentration d'inducteurs et l'utilisation de plasmides à copie élevée.

Ces méthodes peuvent en effet augmenter l'expression de la protéine cible, mais elles rendront également le taux d'expression de la protéine trop rapide, incapable de se replier complètement et de former des corps d'inclusion. Par conséquent, s'il y a trop de corps d'inclusion, un ajustement approprié de ces facteurs d'influence peut être une solution.

Une fois que l'expérience échoue, il faut beaucoup de temps et d'énergie pour explorer les conditions depuis le début. Il est recommandé d'essayer une variété de conditions au début de l'expérience, en utilisant différents plasmides, différents promoteurs de force, différentes conditions de culture et différentes concentrations d'inducteur. Explorez les meilleures conditions pour l'expression soluble dans les protéines afin d'améliorer le taux de tolérance d'erreur de l'expérience.

  • Changer la composition du support

Le milieu de culture est la source directe des substances nécessaires à la croissance des bactéries. L'ajustement de la composition du milieu de culture peut aider à réguler le taux de synthèse des protéines bactériennes et améliorer la stabilité de la structure protéique. Les mesures comprennent:


1. Ajouter un tampon pH pour ajuster le pH pendant la culture;

2. Ajouter des groupes prothétiques ou des coenzymes qui aident les protéines à se replier correctement et à améliorer la stabilité des protéines;

3. Ajouter une solution de glucose à 1% pour réduire l'expression induite par l'IPTG (isopropyl thiogalactoside);

4. Ajouter du saccharose et du polyol (ou du sorbitol) pour augmenter la pression osmotique de la solution moyenne. L'augmentation de la pression osmotique provoquera l'accumulation d'agents osmoprotecteurs intracellulaires, ce qui peut améliorer la stabilité de la protéine cible.

5. Ajouter de l'éthanol, des mercaptans de bas poids moléculaire, des composés disulfure et du chlorure de sodium.

  • Co-expression avec un chaperon moléculaire ou une enzyme de repliement


Les deux protéines, les chaperons moléculaires et les enzymes de repliement, jouent un rôle très important dans le processus d'expression des protéines dans les organismes. Leur co-expression avec la protéine cible peut favoriser le repliement correct de la protéine et augmenter l'expression de la protéine soluble lorsque la protéine est exprimée.

Chaperons moléculaires: les chaperons moléculaires peuvent aider les précurseurs de protéines à se replier correctement. Les chaperons moléculaires couramment utilisés dans le système d'expression d'E. Coli comprennent:

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

Enzyme de pliage: en réduisant la barrière énergétique pendant le pliage, elle aide la protéine cible à former une conformation active. Les trois types suivants d'enzymes de repliement jouent un rôle important dans l'expression des protéines.

1. PPI (peptidyl prolyl cis / trans isomérases);

2. DsbA (oxydoréductase de liaison disulfure de disulfure oxydoréductase) et DsbC (isomérase de liaison disulfure de disulfure isomérase);

3. PDI (protéine disulfure isomérase).

Le niveau de co-expression de la protéine cible et du chaperon moléculaire ou de l'enzyme de repliement dépend de la nature de la protéine spécifique. Des études ont montré que lorsque DsbA et DsbC sont fusionnés avec la protéine, ils peuvent également augmenter le niveau d'expression soluble de la protéine.

  • Co-expression avec étiquette de fusion


L'ajout d'étiquettes au N-terminal et au C-terminal pour améliorer l'expression soluble est une opération de routine dans la plupart des expériences. Les marqueurs couramment utilisés sont: MBP (protéine de liaison au maltose), GST (glutathion sulfhydryl transférase), SUMO (petite protéine modifiée de type ubiquitine), NusA, TrxA (thiorédoxine) et DsbA et DsbC mentionnés ci-dessus.

Le marqueur GST (glutathion sulfhydryl transférase) est le marqueur de solubilisation le plus couramment utilisé. Il a un certain effet de solubilisation, mais il est principalement utilisé pour la purification par affinité. L'étiquette GST a également un autre effet bénéfique sur les protéines recombinantes, qui est de réduire la dégradation dans les cellules hôtes et d'augmenter la stabilité des protéines.

La caractéristique la plus remarquable du label MBP est sa puissante capacité de promotion de la dissolution. Des études ont montré que l'avantage de la balise MBP est qu'elle joue un rôle important dans la promotion de l'expression soluble des protéines membranaires. Le marqueur MBP a été ajouté à 42 protéines membranaires qui étaient sous-exprimées ou non exprimées dans E. coli, dont 29 étaient solubles, en particulier. Toutes les petites protéines moléculaires de 10 à 20 kD ont été exprimées avec succès.

La plus grande caractéristique des balises SUMO est qu'elles peuvent être spécifiquement identifiées par la protéase SUMO et dégradées efficacement, ce qui rend le processus de suppression des balises ultérieur précis et efficace. La balise SUMO a été utilisée avec succès pour l'expression de fusion dans les bactéries. Il peut non seulement améliorer la solubilité de la protéine recombinante, mais également augmenter son expression.

NusA a l'activité biologique de promouvoir la transcription de l'ADN et de ralentir la traduction, ce qui donne à la protéine exprimée plus de temps pour se replier. Il permet une expression stable et active de protéines recombinantes. Même si l'étiquette NusA n'est pas supprimée, la protéine de fusion peut toujours être active. Par conséquent, par rapport à d'autres marqueurs solubilisants, NusA présente également des avantages uniques.

Si vous rencontrez trop de corps d'inclusion dans l'expérience, le surnageant n'exprime pas le problème,

Vous pouvez aussi bien essayer les méthodes ci-dessus. Si vous ne pouvez toujours pas le résoudre, vous pouvez également envisager Generalbiosystems pour vous aider. Nous sommes une entreprise professionnelle de préparation de protéines recombinantes.