最近做原核表达的几点教训和体会

最近在做原核表达，包涵体。以前也做过，但经验不多。从园子里也学到不少。一点失败的教训以及纯化过程中的体会，贴出来与大家共享，同时希望得到同行们的指正。

1. 首先介绍一下背景。载体是novagen公司的pET22b，Amp抗性。菌株是Invitrogen的BL21 star DE3，是一个蛋白降解酶突变菌株，也就是说是一种优化表达菌株。

2. 第一次失败。第一次做诱导的时候，重复了很多次，但总是诱导不出来。PCR，酶切都正确。但没等测序结果出来就开始做了。失败了。曾在园子求助。后来证明是引物错误。我们实验室合成引物都要先发给purchasing office，然后才由他们与公司交涉。这个office的老太太把引物弄掉了一个碱基。

教训：在实验过程中，再仔细都是不为过的。引物来了后管壁上贴有序列，但我忽略了。

3. 第二次失败。后来重新构建，转化，诱导。第一次诱导时根本就没带。见附图（图片质量太差了，sorry，下面几个帖会逐渐好转。我们都在失败中提高，进步，不是吗）。

然后开始找闷头原因。周一下午5点我就接了DE3菌，由于那天人非常不舒服，去看医生了，等了很久，到第二天中午11点才转接！而且是按1:50转接的！也就是菌在转接之前培养了18 h！

我们都知道，带Amp的E.coli在含Amp的平板上培养超过16 h后，菌周围会长出小菌落，我们叫它卫星菌落。这是因为细菌在生长的时候，为了抵抗Amp，会分泌B－内酰胺酶，而该酶会降解培养基中的Amp。对Amp产生抗性的机制和其他抗生素的情况是不同的（具体可以翻看分子克隆）。

到菌体生长到足够浓度的时候，培养基的Amp就会慢慢减少。一旦细菌失去选择压力，就可能造成质粒丢失。

当Amp降到很低，不足以抑制细菌生长时，未携带质粒的菌就会长得比带质粒的快。所以当培养时间足够长后，培养基中的B－内酰胺酶就会积累到很高的浓度。转接时（我是1:50转的），高浓度的酶可能破坏新鲜培养基中的Amp（而且我用的浓度是50 ug/ml）。这样，就造成最后收集的菌中，大部分都是没有带质粒的菌了。

当然还有一个可能的原因就是死亡的菌体分泌一些降解酶，使得表达检测失败。

这两种推测都只是推测，但我觉得第一种情况应该引起我们的重视。在使用Amp抗性的时候要格外注意。

4. 第三次做诱导就格外小心了。首先，晚上12点我才接菌，到第二天早上就开始转接了。这次用的是100 ug/ul的Amp浓度。转接的时候是1:500稀释。（我不知道1:100行不行，一朝被蛇咬，十年怕井绳啊。在OD600达到0.8的时候诱导。
转接的时候做对照：IPTG 0 h，
同时做诱导：2 h, 3 h

结果见附图。图注的大概意思：

从左到右的泳道依次是：阴性对照，诱导2 h，诱导3 h；由于我做的是包涵体，所以前面点的都是沉淀，16，17点的上清。但这两个泳道太难看了。后面的胶会好一点，sorry。

主要结果有三：

A. 有表达。

B. 阴性对照也有表达，所以这个结果不是很convincing。

C. 目的蛋白应该在30 kD，但分子量显示是36 kD左右（这个问题是个低级错误，接下来的帖子会指出）。

原因分析：

为什么阴性对照会有带？我想起表达毒性蛋白的protocol. 表达毒性蛋白的时候，由于DE3可能根本就不长，或者长得很慢，这时候我们会在培养基中加glucose。当培养基中有其他首选碳源，如glucose时，细菌会优先选择glucose，而glucose会抑制cAMP的活性从而关闭乳糖操纵子。

为什么要加入glucose呢？我们用的DYT或者LB培养基中含有丰富的tryptone。后者可能含有微量的乳糖。所以虽然没有加IPTG，其中的lactose同样可能诱导蛋白的表达。这样毒性蛋白在加IPTG前就开始表达了，杀死或者抑制了细菌的生长。

那么我的这个实验中，阴性对照出现的带是不是也是因为这个原因引起的呢？为了验证，进一步做了实验，

要验证阴性对照中的带是不是由于培养基中的微量lactose的，可以做如下实验：
A. 测培养基中乳糖含量；
B. 购买无乳糖培养基；

但是我不愿浪费时间在这上面。。。卖个关子哈，实际上，我做了如下的一组处理：

a. 阴性对照＋2％glucose

b. 阴性对照 without glucose

c. 诱导2 h

d. 诱导3 h

这个处理其实存在设计上的错误。如果要得出严谨的结论，应该要加一个2％glucose的诱导处理。这样，预期的结果就是：

a. 无目的条带，

b. 有目的条带，但不够多，

c. 有

d. 有

e. 2％glucose, 诱导，无目的条带或者仅有很浅的带。

很抱歉，e没有做。那天很久没用的两瓶glucose中的一瓶被污染了。。。

结果见附图。图注的大概意思：

从左到右的泳道都是按a, b, c, d处理排列的。5－8以及13－16泳道是positive expression control。是pET15b携带b-galactosidase的一个构建。泳道1－8是全细胞蛋白电泳；泳道9－12是取沉淀电泳；13－16是上清电泳。

结果：

a. 有glucose的阴性对照无带（或非常浅）。

b. 无glucose的阴性对照有带，但整体来说比诱导的弱。

c. 诱导的有带。

d. 蛋白大小还是不对（其实是对的，我冤枉它了，请看后面的帖子）。

结论：培养基中确实很可能存在lactose。而且应该是造成阴性对照有表达的原因。

现在头疼的就是分子量的问题了。首先，切胶做MS。见附图。那三个洞洞就是偶挖滴。根据公司的报告，这个蛋白就是我们要的蛋白。然后就开始怀疑分子量marker了。细心的战友可能发现了，我下面这个图marker其实跟上面几个图都是一样的，但标的不一样了。这就是我说的低级错误：

我之前的图是按Tris-HCl buffer，12％的胶标的。但我跑的Bis-Tris胶，而且是MES buffer。而marker在这两种buffer（胶）中所代表的分子量是不同的。

apparent MW跟calculated MW有时候是相差很大的。在园子里见过很多战友询问分子量不对的问题，不知道这个是否有用？把我的体会贴到这里，衷心希望与大家一起探讨。欢迎指正！最后祝大家实验顺利！