应用一种新型融合标签系统以提高重组蛋白在大肠杆菌中的可溶性表达

《BMC Biotechnology》：Application of a novel fusion tag system for enhanced soluble expression of recombinant proteins in Escherichia coli

该研究构建了包含8个TEV-cleavable融合标签（ArsC、Crr、DsbA、Ecotin、MsyB、SlyD、Snut、YjgD）的标准化pET-28b(+)表达载体系统，通过高通量筛选发现标签效果高度依赖目标蛋白。MsyB和Snut将eGFP可溶性从15%提升至85%以上，SlyD显著增强Mals的溶解度和活性，六种难表达蛋白仅能被特定标签实现溶源表达，证实标签选择的关键性。

　　

摘要

背景

大肠杆菌表达系统被广泛用于重组蛋白的生产，但其实用性常常受到不溶性包涵体形成的限制。虽然融合标签可以提高蛋白的溶解度，但它们的效果在不同目标蛋白上表现不稳定，且最佳标签通常需要通过实验来确定。

结果

我们开发了一套标准化的pX融合标签载体系统，用于高效筛选大肠杆菌中的可溶性蛋白表达。该系统包含八个中等大小的、可被TEV酶切割的融合标签（ArsC、Crr、DsbA、Ecotin、MsyB、SlyD和YjgD），这些标签被克隆到标准化的pET-28b(+)骨架上。我们系统地评估了这些标签对三种模型蛋白（eGFP、EcFabG和Mals）以及六种已知在大肠杆菌中难以表达的蛋白（PulA、NodE、FabF1XL、FabF2XL、FabZXL和FabGXL）的溶解度和功能的影响。研究结果表明，每个标签的效果都高度依赖于具体的目标蛋白。值得注意的是，像MsyB和Snut这样的标签将eGFP的可溶性从15%显著提升到了85%以上，而SlyD标签则显著提高了Mals的溶解度和活性。对于几种难以表达的蛋白，只有使用特定的标签才能实现其可溶性表达，这突显了标签选择的关键重要性。

结论

我们的研究提出了一种多功能且高效的并行克隆和筛选系统，用于快速生产可溶性重组蛋白。通过实现对多个融合伙伴的并行筛选，该系统有助于识别提高蛋白溶解度和功能的最优条件，从而解决了重组蛋白应用中的一个关键瓶颈问题。