大腸桿菌表達系統中，菌株的密碼子偏好性會對蛋白表達產生什么影響？?
日期：2025-12-15 11:42:06
大腸桿菌的密碼子偏好性會直接導致靶蛋白表達量低、翻譯提前終止或蛋白錯誤折疊，核心原因是宿主與外源基因的密碼子使用頻率不匹配。
一、密碼子偏好性對蛋白表達的核心影響
1、翻譯效率降低
外源基因中含有大腸桿菌的稀有密碼子，這類密碼子對應的tRNA在宿主細胞內豐度極低。
核糖體在翻譯到稀有密碼子時會停滯，整體翻譯速率變慢，最終導致蛋白表達量下降。
2、翻譯提前終止或移碼突變
稀有密碼子的持續停滯可能誘使核糖體跳過部分密碼子，引發移碼突變。
嚴重時會直接導致翻譯提前終止，產生截短的、無活性的蛋白產物。
3、蛋白錯誤折疊與包涵體形成
翻譯速率過慢會破壞蛋白翻譯與折疊的同步性，新生肽鏈容易發生錯誤折疊。
錯誤折疊的蛋白會被宿主細胞識別，最終形成不溶性的包涵體。
二、解決密碼子偏好性問題的常用方法
1、密碼子優化
根據大腸桿菌的密碼子使用頻率，對目的基因的核苷酸序列進行同義突變。
將稀有密碼子替換為宿主偏好的密碼子，同時不改變編碼的氨基酸序列。
這是最直接、最有效的解決方案，優化后的基因通常能顯著提升表達量。
2、使用稀有tRNA補充菌株
選擇整合了稀有tRNA基因的工程菌株，例如Rosetta系列菌株。
這類菌株能針對性補充大腸桿菌缺乏的稀有tRNA，緩解翻譯停滯問題。
該方法無需改造基因，適合快速驗證或不便于基因合成的場景。
3、優化表達條件
降低誘導溫度，通常設置為16–25℃，同時延長誘導時間。
緩慢的誘導表達能給蛋白更多的折疊時間，減少包涵體的形成。
適當降低誘導劑IPTG的濃度，避免蛋白過度表達引發的折疊壓力。
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