Escherichia coli là vi khuẩn gram âm, hiếu khí tùy ý, hình que, cĩ kích
thước khoảng 0,3-1,0 x 1,0-6,0μm, di động, được tìm thấy khắp nơi trong tự
nhiên (Hình 1.6). Do chúng cĩ khả năng phát triển rất mạnh (thời gian thế hệ
khoảng 20 phút) và nhu cầu dinh dưỡng đơn giản nên được sử dụng trong cơng nghiệp và các mục đích về y học. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu của E. coli là 37oC,
Luận án Tiến sĩ Tổng quan
0,5%, Na2HPO4 0,6%, KH2PO4 0,3%, NH4Cl 0,1%, NaCl 0,05%, MgSO4 0,012%,
CaCl2 0,001%. Ngồi ra, tùy theo lồi E. coli khác nhau mà cĩ những mơi trường
chọn lọc khác nhau [51].
Hình 1.6. Hình thái tế bào E. coli.
(a) Dưới kính hiển vi quang học, (b) Dưới kính hiển vi điện tử. E. coli là tế bào chủ đầu tiên được sử dụng để tạo DNA tái tổ hợp sản xuất các protein tái tổ hợp dùng làm thuốc phục vụ cho y học. Từ đầu thập niên 1990 đến nay, hầu hết người ta sử dụng E. coli làm chủng chủ để sản xuất các
protein tái tổ hợp phục vụ trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống con người.
Tuy vậy, việc sử dụng E. coli cũng cĩ một số ưu-nhược điểm nhất định so với các
hệ thống khác (Bảng 1.1) [25]. Nĩi chung, hệ thống E. coli cĩ những ưu điểm
sau: thao tác gen đơn giản, hiệu suất biểu hiện cao, cĩ thể đạt 50% tổng protein tế bào; cĩ thể lên men mật độ cao bằng mơi trường nuơi cấy rẻ tiền và hệ thống thiết bị đơn giản. Tuy nhiên, hệ thống này cũng cĩ một số nhược điểm như: đối với gen cĩ nguồn gốc từ eukaryote thì cần tạo dịng bằng cách dùng cDNA thay
đổi codon hiếm ở gen ban đầu bằng codon phổ biến ở E. coli; cần phải tái gấp
cuộn để thu nhận protein cĩ cấu hình tự nhiên vì đa số trường hợp protein tái tổ
hợp được tạo ra dưới dạng thể vùi trong E. coli; khơng cĩ hệ thống glycosyl hĩa;
cĩ sự hiện diện của nhiều protease. Nhược điểm này cĩ thể được khắc phục
bằng cách dùng chủng chủ E. coli đột biến khơng cĩ protease.
Luận án Tiến sĩ Tổng quan
Bảng 1.1. So sánh các hệ thống tế bào chủ trong sản xuất protein tái tổ hợp
Đặc tính E. coli Nấm men Tế bào cơn trùng
Tế bào động vật
Sự tăng trưởng tế bào Nhanh (30’) Nhanh (90’) Chậm (24 giờ) Chậm (24 giờ) Mơi trường tăng trưởng Đơn giản Đơn giản Phức tạp Phức tạp Chi phí mơi trường Thấp Thấp Cao Cao Mức độ biểu hiện Cao Thấp-Cao Thấp- Cao Trung bình Biểu hiện ở ngoại bào Chu chất Mơi trường
nuơi cấy Mơi trường nuơi cấy Mơi trường nuơi cấy Tái gấp cuộn protein Cần Cần Khơng cần Khơng cần Glycosyl hĩa liên kết N Khơng Mannose
cao Đơn giản, khơng cĩ sialic acid Phức tạp Glycosyl hĩa liên kết O Khơng Cĩ Cĩ Cĩ Phosphoryl hĩa Khơng Cĩ Cĩ Cĩ Acetyl hĩa Khơng Cĩ Cĩ Cĩ Acyl hĩa Khơng Cĩ Cĩ Cĩ Gama-carboxyl hĩa Khơng Khơng Khơng Cĩ