L'introduzione di tecnologie iperespressione impulso sia gli studi biochimici di basso numero di copie enzimi e la produzione industriale di proteine farmacologicamente attive (ad esempio, insulina). Con l'avvento di queste tecnologie, progressi significativi sono stati raggiunti per aumentare la resa e la qualità delle proteine ricombinanti. Inoltre, procariote ed eucariote 1,2 3 sistemi iperespressione sono stati sviluppati nel corso degli anni, offrendo alternative utili al "cavallo di lavoro" di proteine biotecnologie, cioè, Escherichia coli. In particolare, la disponibilità di piattaforme alternative a E. coli ha portato alla produzione di peptidi o proteine ricombinanti recanti modificazioni post-traduzionali. Tuttavia, va detto che E. coli rappresenta ancora l'organismo di riferimento per la produzione di proteine ricombinanti. Ciò è dovuto a diversi fattori, tra cui la più rilevante può essereconsiderato: i) la disponibilità di un certo numero di sistemi iperespressione (vettori di espressione e ceppi) per E. coli 1,2; ii) i tempi breve generazione, e alti rendimenti biomassa, di E. coli in una varietà di media ricchi e sintetici; iii) la manipolazione facile né al biochimico e a livello genetico di questo microrganismo; iv) l'isolamento di ceppi capaci di produzione di proteine tossiche 4; v) la costruzione di ceppi caratterizzati induzione omogenea a livello di popolazione 5,6. Inoltre, è stato recentemente dimostrato che i sistemi di espressione adatti per la produzione in E. coli di proteine post- traslazione modificati può essere concepita e costruita 2.
Allo stato attuale, la proteina sovraespressione è principalmente utilizzato per ottenere proteine monomeriche o omo-oligomeri, le cui hypersynthesis può essere eseguita con un singolo gene clonato in un plasmide appropriata. Tuttavia, l'attenzione è stata recentementeversato alla costruzione di E. sistemi di proteine co-espressione coli, sfidando la produzione, in vivo, di complessi etero-oligomerica 2. È interessante notare che i primi esperimenti di proteine co-espressione di fronte all'Assemblea inter-specie di grandi e piccole subunità di carbossilasi cianobatteri ribulosio-1,5-bisfosfato / ossigenasi 7,8, e l'associazione di forme troncate e lungometraggi di HIV-1 trascrittasi inversa 9. Questi studi pionieristici hanno dimostrato che la proteina co-espressione rappresenta una potente alternativa al tradizionale ricostituzione vitro. Inoltre, la proteina co-espressione in E. coli è stato usato per produrre diverse proteine recanti modificazioni post-traduzionali 2, per ottenere proteine contenenti amminoacidi innaturali 2, e per aumentare la resa di proteine di membrana sovraespresso 2. Inoltre, il potenziale della proteina co-espressione come uno strumento per conferire a E. coli competerence della secrezione di proteine è sotto inchiesta attiva 2.
Due strategie principali di proteine co-espressione in E. coli può essere perseguito: i) l'uso di un singolo plasmide per ospitare diversi geni da sovraespresso; ii) l'uso di più plasmidi in singole cellule co-esprimono proteine bersaglio. Nel primo caso, i criteri per la scelta del plasmide non differiscono da quelle dei tradizionali esperimenti singole proteine iperespressione, anche se particolari plasmidi contenenti tandem elementi promotore / operatore stati costruiti per co-espressione 10. Questo primo approccio è quindi molto semplice. Tuttavia, va detto che l'uso di un singolo plasmide co-esprimere proteine diverse facce due grandi difficoltà: i) la massa molecolare del vettore aumenta con il numero di geni ospitati, limitando il numero di proteine co-espresse; ii) quando più geni clonati sono sotto il controllo di un unico promotore, polarità può decreasall'e l'espressione dei geni distali dal promotore. L'uso di plasmidi doppi o multipli in un'unica E. coli deve compiere la compatibilità dei vettori di scelta, quindi imporre vincoli alle combinazioni ammissibili di plasmidi. Tuttavia, questa seconda strategia co-espressione presenta il vantaggio di contenere la massa molecolare di vettori, e limita la polarità. Recentemente abbiamo costruito un sistema di co-espressione della proteina progettato per facilitare la spola di geni tra plasmidi co-espressione 11. In particolare, abbiamo costruito la serie vettori PGOOD, le caratteristiche rilevanti dei quali sono: i) origine p15A di replica, per garantire la compatibilità dei plasmidi PGOOD con i vettori commerciali che contiene l'origine ColE1 (ad esempio, la serie pBAD 12); ii) una cassetta tetraciclina resistenza; iii) la presenza di lac -derived elementi regolatori, cioè, il promotore-operatore (O 1) Coppia e Laci gene q. Utilizzando un adeguato paio pBAD-PGOOD, siamo stati in grado di iperespressione nucleo catalitico di E. DNA polimerasi coli III, composto da tre differenti subunità, cioè, α (il 'polimerasi, ε (3'-5 5'-3)' exonuclease) e θ (stabilizzazione ε) 13. In particolare, abbiamo dimostrato che la co-espressione del complesso αεθ era strettamente dipendente dalla aggiunta alla E. coli terreno di coltura sia di IPTG e arabinosio, innescando sovraespressione da PGOOD e pBAD rispettivamente (Figura 1A).
Nella presente relazione, illustriamo come proteine co-espressione può efficacemente risolvere le difficoltà legate alla scarsa solubilità di un complesso proteico subunità. Inoltre, si mostra come nei test di complementazione proteica vivo possono essere eseguiti, e abbiamo finalmente riportiamo l'uso di proteine co-espressione di frequenza sintonizzare mutazione in E. coli. A questo scopo, abbiamo utilizzato le coppie PGOOD-PBAD idonei per illustrare esempi rilevanti di ciascun caso di studio.