목차
1. Title
2. Purpose
3. Introduction
4. Reference
1. Title
Recombinant protein overexpression in E.Coli strains
2. Purpose
protein expression에 사용되는 유전자 변형 대장균인 strain인 BL21(DE3) E.coli와 BL21(DE3) pLysS E.coli, BL21(DE3)soluble E.coli stain에 대해 알아본다.
3. Introduction
단백질 발현에 사용되는 균주로는 BL21(DE3)이 있다. 외부 단백질 발현에 사용되는 가장 대표적인 균주로써 ompT protease가 없어서, 생성되는 단백질에 큰 영향을 미치지 않는 장점을 지니고 있다. BL21중에서도 T7 RNA Polymerase가 있는 것은 특별히 DE3를 붙인다. BL21(ㅇㄸ3)는 그 자체가 자신을 죽일 수 있는 독성 단백질을 발현한다는 단점을 지니고 있다.
BL21균주는 lac promoter에 T7 RNA polymerase를 가지고 있어서 IPTG(단백질 과발현)로 lac promoter를 induction시키면 T7 RNA polymerase가 만들어지고, 만들어진 polymerase가 expression vector- 대표적인 pET series-dml T7 promoter에 작용하여 vector에 있는 외부 유전자의 발현을 유도하게 된다. BL21균주가 vector에 자신의 유전자를 발현시킨다. 여기서 유전자는 T7 RNA polymerase이고, 이는 박테리오파지로부터 유래된 효소로 전사활성이 높고 상대 T7 protoer에 매우 specific하며, ,원하지 않는 단백질을 같이 발현시키는 경우를 막을 수 있다.
단백질 발현을 훨씬 더 엄격하게 조절하기 위해 T7 lysozyme을 encoding하는 pLys plasmid를 가진 BL21(DE3) pLysS(적은 양의 T7 lysozyme 발현)가 있다.
BL21(DE3)과 BL(DE3)pLysS를 비교해보자면 BL21(DE3)은 IPTG 유도시 T7 polymerase를 활성시키고 무독성 유전자 발현에 적합하다. 그리고 BL(DE#)PLysS는 IPTG유도시 T7 polymerase를 발현시키고 pLysS plasmid는 T7 lysozyme을 생성하여 관심 유전자의 기초발현을 줄이기 때문에 독성 유전자의 발현에 적합하다.
pLysS는 라이소자인을 발현시키는 유전자를 삽입시킨 균주로서 basal level에서 작동되어진 T7 pol.를 분해시킴으로써 실험자가 원하는 시점 즉, IPTG를 처리할 때만 induction시키고자 하는 단백질을 발현시키기 위함이다.이런 시스템을 이용하는 경우는 발현시키고자 하는 단백질이 E.coli에 독성을 보이는 경우에 이용되는 경우가 많다. BL21(DE3)보다 pLysS가 조금 더 섬세하게 조절하는 시스템이다. 또한 BL21 Star-pLysS은 soluble protein과 insoluble protein production에 이용할 수 있는 strain이다.
4. Reference
Zhang X, Studier FW. Mechanism of inhibition of bacteriophage T7 RNA polymerase by T7 lysozyme. J Mol Biol. 1997 May 30;269(1):10-27. doi: 10.1006/jmbi.1997.1016. PMID: 9192997.
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