异源表达的瓶颈:转录与翻译的宿主适配
宏基因组文库在替代宿主中表达时面临的两道分子关卡
宏基因组异源表达的转录与翻译关卡
展示载体启动子与宿主 RNA 聚合酶的转录匹配,以及 Shine-Dalgarno 序列与 16S rRNA 的翻译匹配,并对比 E. coli 与 B. subtilis 的命中差异。
宏基因组 DNA 插入载体:两道分子关卡
载体骨架 vector
宏基因组插入片段
Promoter
SD
Gene
关卡 ① 转录
载体 Promoter 必须被
宿主 RNA 聚合酶识别
关卡 ② 翻译
SD 序列需与宿主
16S rRNA 3' 端互补
E. coli 宿主
✓
· 翻译信号宽容,可识别多种 SD
· 半乳糖苷酶命中:52 / 270 000
· 与数据挖掘预期(~250)较吻合
→ 可捕获较完整的宏基因组子集
B. subtilis 宿主
✗
· 严格依赖 SD-16S rRNA 配对
· 半乳糖苷酶命中:仅 8 / 270 000
· 比计算值低约一个数量级
→ 只能收获受限的基因子集
同一文库 · 不同宿主 · 命中数相差 6 倍以上(Niehaus et al., BRAIN)
核心结论
— 宿主选择决定了能从宏基因组中"收割"到的基因子集大小,
E. coli 的翻译信号宽容性
使其成为初筛首选。
扩展策略
— 将文库通过接合转移至
Streptomyces lividans
、
Pseudomonas putida
等替代宿主,可补获 E. coli 漏掉的特殊活性。
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