在许多研究中，一般难以从天然来源直接获得高质量的特定蛋白，因此需要将基因克隆至易培养操作的人工载体上，通过异源表达来产生特定相关物质。根据所使用的宿主不同，表达系统分为原核生物表达系统和真核生物表达系统。

其中原核表达系统包括有大肠杆菌，枯草芽孢杆菌；真核生物表达系统包括有酵母系统，昆虫杆状病毒系统，植物细胞，哺乳动物细胞等系统，图1为蛋白表达系统类型。根据研究及需要，确定合适表达系统是研究成功的重要因素，可以大幅度降低研发及生产的成本和时间。因此了解这些表达系统各自的功能及特点在生物研究中也至关重要。

图1：蛋白表达系统分类图

大肠杆菌的应用时间最长，研究最彻底，广泛使用的表达宿主之一，是蛋白表达的首选宿主。根据使用目的不同，需要选择不同类型的大肠杆菌和表达质粒。如扩增基因常使用的菌株有DH5α，TOP10 ，XL10-Gold，SURE等。与其配套使用的扩增质粒包括pcDNA系列，pBR322 及其衍生质粒，pUC 系列质粒及其衍生质粒等等。扩增蛋白常使用BL21(DE3)，BL21 Star(DE3)，BL21(DE3)plysS等大肠杆菌菌株，配套表达载体有pET载体，pBAD载体等。

大肠杆菌没有真核生物的翻译后修饰、因此比较适合表达非糖基化蛋白质及三级结构相对简单的蛋白质，不适用表达分子量大，需要翻译后修饰的蛋白质。而且由于大肠杆菌表达过程中没有分子伴侣及其他翻译后修饰的加工改造，蛋白易形成不可溶状态，也就是我们通常所说的包涵体。当目的蛋白形成包涵体时，在纯化过程中加入变性剂对其进行变性，成为溶解状态，后续对其进行复性。由于复性过程不能准确控制蛋白正确的折叠蛋白的活性及功能可能收到影响。因此当表达产物在原核表达中形成包涵体时，一般推荐使用具有翻译后修饰系统的真核生物进行表达。

大肠杆菌也具有其他系统不可代替的优势，由于其菌体20分钟繁殖一代的特性，因此极大缩短了表达时间。通常按照1/100或者更低的比例进行接种（MOI），也只需要对其培养几个小时即可到达稳定期，通常过夜即可收获表达产物并且容易实现高密度培养^[1]；另外，对于大肠杆菌的转染方式及工艺比较成熟简单，一般可通过制备成感受态细胞，通过化转或者直接电转的方式即可将目的基因导入其中，转染效率非常高校；最后，由于其周期短，培养基相对简单便宜，在生产工艺中极大的降低了生产成本及时间，常常被广泛使用。

枯草芽孢杆菌使用较广泛的是B. subtilis菌株。人们对subtilis菌株的遗传背景和生理特性了解仅次于大肠杆菌的微生物。该菌具有很强的胞外分泌蛋白能力。用芽孢杆菌作为产品生产菌也存在一些问题，比如蛋白酶对蛋白的降解，质粒的不稳定性，分泌表达量相对较低及工艺的不成熟^[2]，后续有需要仍需大量研究对该系统进行更好的了解。

总结

原核表达系统具有操作简单，生产周期较短，生产成本较低，但缺乏真核生物系统翻译后修饰功能也限制原核表达系统的应用。

参考文献

[1] 刘元东,袁乐,余润兰.微生物高密度培养的研究概况[J].有色金属科学与工程,2015,6(04):76-80.DOI:10.13264/j.cnki.ysjskx.2015.04.016.

[2] 韩佳丽,李昌,金宁一. 枯草芽孢杆菌表达系统的研究进展[C]//中国畜牧兽医学会动物传染病学分会(Branch of Animal Infectious Diseases,CAAV).中国畜牧兽医学会家畜传染病学分会第七届全国会员代表大会暨第十三次学术研讨会论文集（上册）.[出版者不详],2009:3.