细菌诱导表达系统良心总结
原创2017-09-27大程生物极客
目前有种类繁多的细菌诱导表达系统，不同的系统有不同的优缺点，有的适用于表达毒蛋白，有的具有更好的定量效果，那么每种的原理是什么？他们有着怎么样的优缺点？今天在这里给大家总结一下目前常用的一些细菌诱导表达系统。
在谈及细菌启动子中，首先要说到最早用于表达的是Lac乳糖操纵子。
由启动子Plac + 操纵基因lacO + 结构基因组成。其转录受CAP正调控和lacI负调控。
为了在CAP没有的情况下，也能够转录，人们寻找到了LacUV5。
IPTG可以和LacI结合，促使构象法神改变离开LacO，从而激活转录。
细胞内部自身的LacI表达水平低，因此如果外源不加入LacI会有很强的泄露，因此质粒本身往往会也带有LacI.
Tac启动子
tac启动子是trp启动子和lacUV5的拼接杂合启动子，且转录水平更高，比lacUV5更优越。
Trc启动子
trc启动子是trp启动子和lac启动子的拼合启动子，同样具有比trp更高的转录效率和受lacI阻遏蛋白调控的强启动子特性。
T7 噬菌体启动子
T7 噬菌体启动子具有高度的特异性，只有 T7 RNA 聚合酶才能使其启动，许多外源终止子都不能 有效地终止 T7 RNA 聚合酶，因此它可以转录某些 不能被大肠杆菌 RNA 聚合酶有效转录的序列，可以 高效表达其他系统不能有效表达的基因，这使该启 动子成为目前应用最为广泛的启动子之一。T7 RNA 聚合酶与大肠杆菌 RNA 聚合酶相比，在转录 时对 DNA 链的延伸效率要高数倍，使其可以很好地 应用于 E. coli BL21 (DE3) 表达宿主，因为 E. coli BL21 (DE3) 宿主基因组上含有 T7 RNA 聚合酶基 因，该基因通过 lac 启动子系列的 L8-UV5 lac 启动 子调控。L8-UV5 lac 启动子因为含有突变位点而 与野生型 lac 启动子相区别。在它的10 区有 2 个位 点的突变，这增强了它的启动效率，并且降低了它 对 AMP 循环的依赖，另外它还有一个位点的突变， 这导致了该启动子对葡萄糖的敏感性降低，即在 葡萄糖存在的情况下，T7 RNA 聚合酶也可以被 IPTG 有效地诱导表达。但由于其启动效率很高，如 果表达的外源蛋白对宿主有毒害，则不利于外源基 因的表达。这也使得该启动子在应用中存在一定 的局限。
L-阿拉伯糖诱导的 PBAD 启动子
L-阿拉伯糖诱导的 PBAD 启动子来自于阿拉伯糖 操纵子。阿拉伯糖操纵子是指令合成糖分解代谢所 需酶系的操纵子，具有正、负调节的功能。它有 2 个启动子 Pc 和 PBAD，可以双向转录。 阿拉伯糖诱导的 PBAD 启动子已经被广泛地用于 大肠杆菌和其他宿主中表达异源基因。当阿拉 伯糖加入培养基后，它会与蛋白 AraC 结合，从而使 结合于 PBAD和 PC之间 araI1和 araI2基因位置上的蛋 白 AraC 脱落下来。当不存在阿拉伯糖时，蛋白 AraC 结合在 PBAD 和 PC 之间并不脱落下来，这一特 性使 araC-PBAD 表达系统具有如下性质：当阿拉伯糖 不存在时只有很少量的本底表达，并且可以通过控 制 L- 阿拉伯糖的加入调控基因的表达水平。 araC-PBAD 表达系统调控基因表达时表现出的是一 种全或无的调控特性，即在没有 L-阿拉伯糖加入 时不表达基因，而在低浓度 L-阿拉伯糖加入时，只 有部分细胞诱导表达，另一部分细胞不诱导表达， 随着 L-阿拉伯糖浓度的增加，诱导表达的细胞比例 增加，而且已被诱导表达的细胞表达强度并不随 L- 阿拉伯糖的浓度变化而变化。
L-鼠李糖诱导的 rhaPBAD 启动子
L-鼠李糖诱导的 rhaPBAD 启动子来源于鼠李糖调节子，该调节子包括启动子PBAD及其控制的结构基因rhaA、rhaB和rhaD，启动子Pt及其控制的结构基因rhaT，启动子Psr及其控制的调节基因rhaS和rhaR。L-鼠李糖诱导的rhaPBAD启动子是一个非常好的在大肠杆菌中严谨调控外源基因表达的工具。L-鼠李糖作为诱导物可以与蛋白RhaR一起诱导RhaS的合成，RhaS具有正调控鼠李糖调节子的功能。
当环境中无L-鼠李糖时，rhaSR虽存在一定数量的本底表达，但启动子效率极低；当存在L-鼠李糖时，RhaR被活化结合到rhaSR操纵子的特定区域，并与CRP和RNA聚合酶的α-CTD (RNA聚合酶α亚基C-端复合体)相互作用起始自身的表达，同时表达RhaS。当RhaS积累到一定程度，就会结合到rhaBAD和rhaT启动子区的特定DNA位点上与CRP、RNA聚合酶一起启动基因的表达。
除了这些常用的启动子外，四环素诱导的tetA启动子也很常用。tetA启动子常用于大肠杆菌高效且严谨调控外源基因的表达。与其他表达系统相比，该表达系统在大肠杆菌中的本底表达量非常低，这也使其应用具有一定的优势。除了上述这些启动子外，来自于TOL质粒的调控甲苯代谢的启动子，来自于NAH质粒的调控萘代谢的启动子以及最近用于丙酸盐代谢研究的启动子也得到了广泛的应用。
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