Hình 1.7. Hình thái vi khuẩn Escherichia coli [45]
Escherichia coli là vi khuẩn Gram âm, hình que, thường được tìm thấy trong đường ruột của các sinh vật máu nóng. Hầu hết các chủng E. coli là cần thiết cho quá trình tiêu hóa thức ăn hoặc vô hại. Tuy nhiên, một số dạng huyết thanh có thể gây ra ngộđộc thực phẩm nghiêm trọng ở người.
E. coli là loài quan trọng trong các lĩnh vực công nghệ sinh học và vi sinh học. Nó được ưa chuộng trong quá trình sản xuất protein tái tổ hợp. Thao tác kỹ thuật trên E. coli dễ dàng và dễ chuẩn hóa ở mọi phòng thí nghiệm. Rất nhiều hệ thống promoter đã được thiết kế cho việc biểu hiện protein trên E. coli, tuy nhiên chỉ có một số ít được trở nên thương mại và phổ biến. Một promoter hữu ích phải có khả năng biểu hiện mạnh, có một mức độ biểu hiện nền thấp và dễ dàng chuyển nạp giữa các chủng E. coli khác nhau. Ngoài ra, quá trình cảm ứng biểu hiện cũng cần đơn giản và rẻ tiền.
Để tăng cường khả năng biểu hiện các protein eukaryote hoặc protein có chứa codon hiếm ở E. coli, chúng ta có thể chọn lựa những chủng E. coli đã được cải biến di truyền phù hợp với mục đích sử dụng. Ngoài các vấn đề về vật chủ,
17
promoter thì số lượng bản sao plasmid cũng liên quan đến mức độ biểu hiện. Protein với các cầu nối disulfide thường được tiết ra ngoài vùng ngoại vi tế bào chất thay vì trong tế bào chất. Đểđịnh hướng tiết protein biểu hiện ra vùng ngoại vi bào chất, protein tái tổ hợp cần được gắn một đoạn peptide dẫn đường ở phía đầu N. Thông thường, các chủng E. coli K12 hoặc B thường sử dụng cơ chế tiết protein kiểu I và II với các signal peptide như: Lpp, LamB, LTB, MalE, OmpA, OmpC, OmpF, OmpT, PelB, PhoA, SpA và Tat [47].
Một trong những bất lợi trong việc sản xuất protein ởE. coli nhằm mục đích liệu pháp y học là thường lẫn với lipopolysaccharide, một loại nội độc tố ở người. Ngoài ra, hệ thống biểu hiện protein tái tổ hợp E. coli còn có một nhược điểm khác đó là không có khả năng sửa đổi hậu dịch mã cho các chuỗi polypeptide của các protein có cấu trúc phức tạp. Vì vậy, mà một số loại vi khuẩn Gram dương như
Bacillus megaterium, B. subtilis … được thay thếđể làm vật chủ. Ngoài ra, cũng có các hệ thống biểu hiện protein tái tổ hợp khác như nấm men Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris … được dùng thay thế cho E. coli tùy theo cấu trúc protein và mục đích sử dụng [47].