大肠杆菌感受态细胞及其衍生菌株在原核表达中的应用与操作方法

BL21

感受态细胞，特别是大肠杆菌感受态细胞，在重组质粒构建和原核表达中扮演着至关重要的角色。通过理化方法诱导，这些细胞能够吸收周围环境中的DNA分子，从而处于最适摄取和容纳外来DNA的生理状态。以下将详细介绍几种常用的大肠杆菌感受态细胞及其衍生菌株，包括BL21、BL21(DE3)、BL21(AI)、BL21(DE3)pLysS、BL21 Star(DE3)、BL21 Star(DE3)pLysS以及BL21-CodonPlus(DE3)-RIPL，并阐述它们的操作方法。

一、BL21系列感受态细胞

1. BL21
   • 应用：主要适用于非毒性蛋白的表达，因其不含T7 RNA聚合酶，故不适用于T7启动子驱动的蛋白表达（如pET系列），但适用于tac或trc等使用大肠杆菌RNA聚合酶的原核系统表达（如pGEX，pMAL质粒）。
   • 操作方法：从-80℃取出感受态细胞，冰浴融化后加入目的DNA，冰浴静置后热激，再冰浴，最后加入无菌培养基复苏并涂布到含相应抗生素的培养基上培养。
2. BL21(DE3)
   • 应用：用于高效表达克隆于含有噬菌体T7启动子的表达载体（如pET系列）的基因。
   • 操作方法：提供快速转化和快速热激转化两种方法，均可提高转化效率。
3. BL21(AI)
   • 应用：为Lon蛋白酶和膜外蛋白酶OMPT的缺陷型菌株，有效防止异源蛋白降解。适用于任何以T7启动子为基础的表达载体，能够表达对其他BL21细胞有毒性或抑制生长的蛋白。
   • 操作方法：与BL21类似，但冰浴静置时间稍长。
4. BL21(DE3)pLysS
   • 应用：携带pLysS质粒，具有氯霉素抗性。pLysS含有表达T7溶菌酶的基因，可降低目的基因的背景表达水平，适合表达毒性蛋白和非毒性蛋白。
   • 操作方法：与BL21(DE3)类似，但涂布时需含氯霉素及所选质粒筛选抗生素的培养基。

二、BL21 Star系列感受态细胞

1. BL21 Star(DE3)
   • 应用：含有rne131突变（RNaseE基因），增强mRNA稳定性，提高异源蛋白表达水平。主要适用于T7启动子表达载体的高水平蛋白表达。
   • 操作方法：与BL21(DE3)类似。
2. BL21 Star(DE3)pLysS
   • 应用：结合了BL21 Star(DE3)和pLysS的优点，适合毒性蛋白的表达。
   • 操作方法：与BL21(DE3)pLysS类似。

三、BL21-CodonPlus(DE3)-RIPL感受态细胞

• 应用：缺少Lon蛋白酶和OmpT蛋白酶，减少对重组蛋白的降解。补充大肠杆菌缺乏的4种稀有密码子对应的tRNA，提高外源基因在原核系统中的表达水平。
• 操作方法：与BL21系列类似，但需注意其具有的多种抗生素抗性。

操作小贴士：

• 感受态细胞最好在冰中缓慢融化，避免长时间冰浴降低转化效率。
• 混入质粒时应轻柔操作，避免损伤细胞。
• 转化高浓度的质粒可相应减少最终用于涂板的菌量。
• 诱导时，IPTG浓度、诱导时间和温度需根据实验需求进行优化。

综上所述，不同的大肠杆菌感受态细胞及其衍生菌株具有各自的特点和应用范围。在选择合适的感受态细胞时，需根据实验目的、蛋白特性和表达需求进行综合考虑。同时，正确的操作方法也是确保实验成功的关键。