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生物表达系统在工业和医疗领域的应用日益广泛，尤其在“异源蛋白”的表达方面发挥着关键作用。这类异源蛋白质涵盖了从重组亚单位疫苗、创新药物到改良农作物等各种重要产物。目前，业界采用的表达系统主要包括真核(哺乳动物细胞，昆虫细胞，毕赤酵母和酿酒酵母)、原核(大肠杆菌和枯草芽孢杆菌)等多种宿主。今天，小编带大家探讨比较常见的蛋白表达系统中两个常见的原核表达系统，以及它们各自独特的属性和应用前景。
原核表达系统
大肠杆菌表达系统
大肠杆菌（Escherichia coli）作为最常见的原核生物表达系统，因其一系列显著的优点在学术界和工业界广受欢迎，尤其是在重组蛋白的生产中占据举足轻重的地位。其优点包括：
1）快速繁殖和易操作性：大肠杆菌拥有短至20分钟的倍增时间，并能在简单的营养条件下迅速生长，这意味着可以短时间内获得大量菌株，非常适合大规模蛋白的生产。
2）成本效益：与其他表达系统相比，大肠杆菌的培养基价格低廉，且不需要复杂的培养设施，降低了生产成本。此外，由于其高效的生长和表达能力，通常能实现较高的蛋白产量，进一步提升了经济效益。
3）大规模发酵能力：大肠杆菌表达系统非常适合工业级的蛋白生产。借助先进的发酵技术和自动化控制系统，可以在反应器中实现连续或分批培养，达到克至吨级别的蛋白产出。
4）广泛的载体和启动子选择：市场上有丰富的表达载体和诱导系统可供选择，例如pET系列、pGEX系列等，它们携带着不同的启动子（如T7、tac等），可以根据具体需求调整蛋白表达的时间点和水平。
5）可控性表达：大多数商业可用的大肠杆菌表达系统都配备了可控的启动子，通过添加特定的诱导剂（如IPTG）来诱导蛋白表达，这有助于避免在细胞生长初期因过早表达而造成的压力，保证了蛋白质量和产量。
6）包涵体与溶解表达：虽然大肠杆菌表达的蛋白有时会以不溶性的包涵体形式积累，但这可通过优化培养条件、添加变性剂或采用溶解表达菌株等方式得到解决。近年来，一些特殊的大肠杆菌菌株已被开发出来，专门用于改善蛋白的溶解性，提高了回收和纯化的效率。
普健生物服务优势:
1. 普健生物大肠杆菌可溶性表达成功率高达95 %，可提供不同测试套餐，针对一个质粒构建提供4～12种表达条件，更有同时进行多达1000种方案的高通量表达测试套餐。
2. 提供经过筛选的多种大肠杆菌表达载体；满足特定蛋白质胞内表达及周质空间分泌表达需求，也可利用SUMO、TrxA、GST和NusA等促溶标签解决蛋白自身疏水性造成不可溶表达问题。
3. 多种大肠杆菌表达宿主; 标准表达菌株BL21(DE3)，高效表达菌株T7E，毒性蛋白表达菌株C41(DE3)，增强蛋白可溶性表达的超低温菌株ArcticExpress(DE3) (可低至12℃进行诱导表达)，以及其它特殊表达菌株，满足客户的不同需求。
4. 大规模生产：可满足每批次1-4000L的生产规模。
5. 一站式服务：表达方案设计，基因优化与合成、蛋白表达条件优化、蛋白纯化、后续加工处理(标签切除、内毒素去除及测定)、 质检及报告整理。
枯草芽孢杆菌表达系统
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)作为一种革兰氏阳性模式微生物，不仅在工业发酵、农业生产和环境保护等方面有着广泛的应用，而且在基因工程和蛋白质表达领域也展现出独特的优势。下面详细介绍枯草芽孢杆菌表达系统的关键特点及其应用：
1. 安全性高：枯草芽孢杆菌属于GRAS(Generally Recognized As Safe)类别，意味着其对人体安全无害，适合生产食品级添加剂、疫苗成分等。
2. 分泌能力强：相比其他微生物，枯草芽孢杆菌拥有高效的蛋白质分泌系统，可以直接将目的蛋白释放到培养基中，简化了后期的提取和纯化工序。
3. 遗传背景清晰：作为经典的模型细菌，枯草芽孢杆菌的全基因组序列已被破译，对其代谢路径、调控网络了解详尽，便于优化基因表达和代谢工程改造。
4. 易于遗传操作：枯草芽孢杆菌支持多种克隆载体和转座子系统，可以引入异源基因，利用抗生素抗性或其他选择标记进行基因编辑和表达调控。
5. 适应性强：能在较宽的温度、pH值范围内生长，适用于不同规模的发酵工艺，且耐受高浓度有机溶剂和离子环境。
6. 载体与调控元件：常用表达载体如pHT系列、pDG系列，常配备强启动子（如phr, apr, amyQ），终止子和复制起点，以实现高效可控的目的基因表达。此外，温度敏感质粒、诱导型启动子等元件的应用进一步增强了表达系统的灵活性和精确控制能力。
普健生物服务优势
1.拥有多种枯草芽孢杆菌表达载体，如pHT01、pHT43、pHT254；
2.有多种不同的表达宿主，如胞内表达的AS1、1012和BS168，分泌表达的WB800N，可满足胞内或者分泌表达的不同要求；
3.可制备高效率的枯草芽孢杆菌感受态
原核表达系统适合纯化的蛋白类型：
1. 不需要复杂修饰的蛋白
（1）大多数酶类，特别是那些活性依赖于一级结构而非高级结构或特定糖基化模式的酶。
（2）结构简单的小分子量蛋白，例如各种抗体的Fab段或scFv（单链可变区片断），这些通常不需要复杂的折叠状态即可保持活性。
2. 非糖基化或仅需基础修饰的蛋白：天然状态下就不含糖基化或其他复杂修饰的蛋白，如许多细菌来源的酶、毒素、抗菌肽等。
3. 研究级蛋白：在实验室条件下，用于生化分析、晶体学研究、免疫反应测试等目的的蛋白，往往无需严格控制其后修饰，只要求高纯度和产量。
4. 融合标签蛋白：利用添加至目的蛋白N端或C端的标签（如His-tag、GST-tag等）来促进蛋白的溶解性提升、便于后续纯化步骤，这类蛋白在原核系统中的表达效果通常较好。
普健生物拥有不同生物表达系统，提供各种重组蛋白的生产纯化，涵盖不同科研领域的热门靶点，满足不同客户的实验需求。欢迎咨询！
下期将带科研小伙伴们介绍真核表达的两种常见系统！
