כניסתן של טכנולוגיות ביטוי יתר שיפרה גם מחקרים ביוכימיים של אנזימי מספר נמוך עותק והייצור התעשייתי של חלבונים פרמקולוגית פעילים (למשל, אינסולין). מאז כניסתו של טכנולוגיות אלה, התקדמות משמעותית הושגה להגדיל את התפוקה ואיכות של חלבונים רקומביננטי. בנוסף, מערכות ביטוי יתר פרוקריוטים 1,2 ואוקריוטים 3 פותחו לאורך השנים, המציעות חלופות שימושיות ל" סוס העבודה "של ביוטכנולוגיה חלבון, כלומר, Escherichia coli. בפרט, את הזמינות של פלטפורמות חלופיות לE. coli הוביל לייצור של פפטידים או חלבונים הנושאים לאחר translational שינויי רקומביננטי. עם זאת, יש לציין כי ה coli עדיין מייצג את האורגניזם של בחירה לייצור חלבון רקומביננטי. זאת בשל מספר גורמים, ביניהם הרלוונטיים ביותר יכול להיותנחשבת: i) את הזמינות של מספר לא מבוטל של מערכות ביטוי יתר (וקטורי ביטוי וזנים) לE. coli 1,2; ii) פעמים הדור הקצר, ותשואות ביומסה גבוהות, של א ' coli במגוון רחב של מדיה עשירה וסינתטי; iii) המניפולציה הקלילה או ביוכימיים וברמה הגנטית של מיקרואורגניזם זה; iv) הבידוד של זנים מסוגלים הייצור של חלבונים רעילים 4; v) הבנייה של זנים הכוללים אינדוקציה הומוגנית ברמת האוכלוסייה 5,6. בנוסף, הוא היה לאחרונה הראה כי מערכות הביטוי מתאימות לייצור בE. coli של חלבונים שונה-translationally פוסט ניתן המציא ונבנה 2.
נכון לעכשיו, ביטוי יתר של חלבון משמש בעיקר כדי להשיג חלבוני monomeric או הומו-oligomeric, hypersynthesis שניתן לבצע עם גן יחיד המשובט לתוך פלסמיד מתאים. עם זאת, תשומת לב הייתה לאחרונהששולם לבנייה של א ' מערכות coli שיתוף ביטוי חלבון, מאתגרים את הייצור, in vivo, מתחמי הטרו-oligomeric 2. מעניין, ניסויים מוקדמים של שיתוף ביטוי חלבון התייחסו להרכבה בין-המינים של תת-יחידות קטנות וגדולות של carboxylase ribulose-1,5-bisphosphate cyanobacterial / oxygenase 7,8, ואת הקשר של צורות קטועות ובאורך מלא של HIV-1 להפוך transcriptase 9. מחקריו החלוציים אלה הראו, כי שיתוף ביטוי חלבון מהווה אלטרנטיבה חזקה למסורתית בכינון מחדש חוץ גופית. בנוסף, חלבון שיתוף ביטוי בE. coli שימש לייצור חלבונים שונים הנושאים לאחר translational שינויים 2, כדי להשיג חלבונים המכילים חומצות אמינו לא טבעיות 2, ולהגדיל את התשואה של חלבונים בממברנה ביטוי יתר 2. יתר על כן, את הפוטנציאל של שיתוף ביטוי חלבון ככלי להענקה לE. coli להתחרותפליטות בהפרשת חלבון נמצאת תחת חקירה פעילה 2.
שתי אסטרטגיות עיקריות של שיתוף ביטוי חלבון בE. יכול להיות רדוף coli: i) השימוש בפלסמיד בודד לארח גנים השונים לביטוי יתר; ii) את השימוש בפלסמידים מרובים בתאים בודדים לשתף לבטא חלבוני היעד. במקרה הראשון, הקריטריונים לבחירה של פלסמיד לא שונים מאלה של ניסויי ביטוי יתר של חלבון בודדים מסורתיים, אם כי פלסמידים מסוימים המכילים אלמנטים של פרומוטר / מפעיל בד בבד נבנו לשיתוף ביטוי 10. הגישה הראשונה היא לכן די פשוט. עם זאת, יש לציין כי השימוש בפלסמיד בודד לשתף לבטא חלבונים שונים בפני שני קשיים עיקריים: א) המסה המולקולרית של עליות וקטור עם מספר גנים אירחו, הגבלת מספר החלבונים הביעו שיתוף; ii) כאשר מספר רב של גנים הם משובטים תחת שליטתו של יזם יחיד, קוטביות יכולה decreasדואר הביטוי של הגנים דיסטלי מהאמרגן. השימוש בפלסמידים כפולים או מרובים בE. אחת תאי coli יש להשיג את התאימות של הווקטורים של בחירה, ולכן הטלת מגבלות לצירופים הזכאים של פלסמידים. עם זאת, אסטרטגית שיתוף הביטוי שנייה זה כולל את היתרון של המכיל את המסה המולקולרית של וקטורים, ומגבילה את הקוטביות. לאחרונה בנו מערכת שיתוף ביטוי חלבון שנועדה להקל על הטלטלות של גנים בין פלסמידים שיתוף הביטוי 11. בפרט, אנו נבנו סדרת וקטורי pGOOD, התכונות הרלוונטיות שבהן: א) מקור p15A של שכפול, כדי לספק תאימות של פלסמידים pGOOD עם הווקטורים המסחריים המכילים את מקור ColE1 (למשל, סדרת pBAD 12); ii) קלטת טטרציקלין-התנגדות; iii) את נוכחותו של אק -derived אלמנטי רגולציה, כלומר, יזם-המפעיל (O 1) בני זוג והאצים q גן. באמצעות זוג pBAD-pGOOD מתאים, היינו יכול ביטוי יתר של הליבה הקטליטית של E. פולימראז coli DNA III, מורכב משלוש תת-יחידות שונות, כלומר, α ('פולימראז, ε (3'-5 5'-3)' exonuclease) וθ (ε ייצוב) 13. בפרט, הראינו כי שיתוף הביטוי של מתחם αεθ היה תלוי אך ורק על התוספת לE. בינוני coli תרבות של שני IPTG וarabinose, ביטוי יתר מפעילה מpGOOD וpBAD, בהתאמה (איור 1 א).
בדו"ח הנוכחי, אנו מדגימים כיצד שיתוף ביטוי חלבון ביעילות יכול לפתור קשיים צמודים לעניי המסיסות של מקטע מורכב חלבון. בנוסף, אנו מראים כיצד בבדיקות שלמת חלבון vivo יכול להתבצע, ובסופו אנו מדווחים על השימוש בשיתוף ביטוי חלבון לתדירות מוטציה המנגינה בE. coli. למטרה זו, השתמשנו זוגות pGOOD-pBAD מתאימים כדי להמחיש דוגמאות רלוונטיות של כל מקרה מבחן.