大肠杆菌表达蛋白的基本流程:
将外源基因插入质粒或其他载体,再导入活的宿主细胞,使外源基因高效表达,获得所需的蛋白质。
大肠杆菌诱导表达实验原理:
原核生物绝大多数的基因按功能相关性成簇地排列,且密集于染色体上,共同形成一个转录单位——操纵子,也称基因表达的协同单位。E.coli的乳糖操纵子含Z、Y及A三个结构基因,分别编码β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)、通透酶(permease)和乙酰基转移酶(transacetylase);此外还有调控基因:操纵序列O(operator)、启动序列P(promoter);而I(编码Lac阻遏物,Lac repressor)不属于乳糖操纵子。
Lac阻遏物是一种具有4个相同亚基的四级结构蛋白,都有一个与诱导剂结合的位点。在没有乳糖存在时,lac操纵子(元)处于阻遏状态,Lac阻遏物(即下图中的阻遏蛋白)能与操纵基因O结合,阻碍RNA聚合酶与P序列结合,阻止了转录的路径,从而抑制转录启动。而当有诱导剂(这里指IPTG)存在时,诱导剂可与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白构象发生变化,导致阻遏物从操纵基因O上解离下来,RNA聚合酶不再受阻碍,启动子P开始发生转录,启动反应开始发生转录。
在这个操纵子(元)体系中,真正的诱导剂并非乳糖本身。乳糖进入细胞,经β-半乳糖苷酶催化,转变为半乳糖——即生理上的诱导剂。而在实验中,通常选用异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)作为诱导剂,IPTG是一种作用极强的诱导剂,不被细菌代谢而十分稳定,因此被实验室广泛应用。
实验试剂:
质粒(干粉)
大肠杆菌感受态细胞(100uL/管)
TE:10mM Tris-HCl ,1mM EDTA, PH=8.0
LB:试管4ml;含抗生素的LB固体平板
抗性:Amp+(100mg/ml)或 Kan+(30mg/ml)或其他抗生素
保种甘油:浓度50% ,体积50ml
IPTG(浓度1M)
1 x PBS
2 x Loading Buffer
电泳缓冲液,染色液,脱色液
ddH2O
实验仪器:
冰箱(4℃)
超低温冰箱(-80℃)
水浴锅(0~100℃)
摇床(15~37℃;250rpm)
培养箱(37℃)
可见分光光度计(测OD600)
离心机(Max>6000rpm)
煮样器(室温~100℃)
电泳仪
实验步骤:
第一天任务:
1.将装有质粒的离心管放入离心机中,离心(5000r/min;1min)
2.向离心后的质粒离心管中加入TE并混匀,使质粒的浓度为80~100ng/uL
3.吸取1μL质粒溶液加入至100uL的大肠杆菌感受态细胞中并轻轻吹打混匀
4.将感受态细胞放入冰浴中,30min
5.取出后立即放入水浴锅中(42℃),热激90s,
6.再次放入冰浴中,2~3min
7.吸取200μL的LB液体华体会体育最新地址 加入到已转化质粒的感受态细胞中
8.放入摇床,37℃,180rpm,培养45min
9.吸取50μL悬液加入至相应抗性的LB固体平板中(可提前将对应抗性的抗性平板放入37℃培养箱中中预热),用涂布棒涂布均匀
10.把平板倒置放入培养箱中,37℃,过夜培养
第二天的任务:
1.每个平板挑取3个单菌落加入至对应抗性的LB(4ml)试管中,编号为A , B, C
2.将试管放入摇床中,37℃,180rpm) 中,培养至OD值约为0.6至0.8(培养时间约3~4h即可达到此浓度)
3.从各试管中分别取700μL菌悬液加入到300μL(C=50%)的保种甘油中,吹打混匀,可先放入-20℃冰箱冻存,然后转入-80℃冰箱冻存
4.向各试管剩余的菌液中分别加入1.65μL的IPTG(浓度1M)
5.根据不同的质粒载体选择合适的表达环境(如果质粒载体为PET或PGEX,则诱导条件为15℃过夜诱导表达或25℃诱导表达6h,也可使用37℃诱导表达3~4h。如果质粒载体为Pcold,则使用15℃过夜诱导表达。
第三天任务:
1.从诱导表达后的试管中分别吸取500μL菌液加入到1.5ml离心管中,(若菌体浓度较低,可多取一些体积),6000rpm,离心5min, 去上清,留沉淀
2.再向各离心管中分别加入500μL的ddH2O,吹打重悬沉淀,放入离心机,6000pm,离心5min, 去上清,留沉淀
3.向各离心管中分别加入50μL的1×PBS和50μL的2×Loading Buffer吹打重悬菌体
4.将离心管放入煮样器,100℃加热5~10min,以使菌体破碎
5.取出离心管,放入离心机中,6000rpm,离心3~5min, 吸取10uL上清液进行SDS-PAGE电泳检测。
6.根据电泳结果,选择表达量高的菌株作为种子库,后续的实验可使用该表达量高的菌种。
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