大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛地蛋白表達(dá)系統(tǒng)。它具有：遺傳背景清楚；易于培養(yǎng)和控制；轉(zhuǎn)化操作簡(jiǎn)單；表達(dá)水平高；成本低；周期短等特點(diǎn)。同時(shí)是常用也是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的蛋白表達(dá)系統(tǒng)，在基因表達(dá)技術(shù)中發(fā)展最早。

Escherich于1885年發(fā)現(xiàn)大腸桿菌。1976年Struhl、1977年Vapnek及1978年Chang等分別將酵母DNA片段、粗糙鏈孢霉DNA片段和哺乳動(dòng)物cDNA片段導(dǎo)入大腸桿菌，引起其表型的改變，證明了外源基因在大腸桿菌中可以使現(xiàn)有功能的活性表達(dá)。這些研究為大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。

1980年，Guarante等在Science雜志上發(fā)表了以質(zhì)粒、乳糖操縱子為基礎(chǔ)建立起來(lái)的大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)。這一發(fā)展構(gòu)成大腸桿菌系統(tǒng)的雛形。

大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)的組成：表達(dá)載體、外源基因、表達(dá)宿主菌。

（一）表達(dá)載體：一個(gè)完整的質(zhì)粒載體需要有：復(fù)制起點(diǎn)、啟動(dòng)子、插入的目的基因、篩選標(biāo)記以及終止子。

（二）外源基因：在大腸桿菌表達(dá)體系中要表達(dá)的基因即外源基因，包括原核基因和真核基因。原核基因可以在大腸桿菌中直接表達(dá)，但是真核基因含有內(nèi)含子，大腸桿菌不能對(duì)mRNA進(jìn)行剪切，從而真核基因一般以cDNA的形式在大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)中表達(dá)。目的蛋白在大腸桿菌系統(tǒng)表達(dá)中的形式有二種。一種是在細(xì)胞內(nèi)表現(xiàn)為不溶性的包涵體顆粒。另一種是在細(xì)胞內(nèi)表現(xiàn)為可溶性的蛋白質(zhì)?？扇苄缘哪繕?biāo)蛋白質(zhì)除可存在于細(xì)胞質(zhì)中外，還可借助于本身的功能序列和大腸桿菌蛋白質(zhì)加工、運(yùn)輸體系，最終分泌到周質(zhì)空間，或外泌到培養(yǎng)液中。

（三）宿主細(xì)胞：大腸桿菌蛋白表達(dá)過(guò)程中很重要的因素就是宿主細(xì)胞的選擇。對(duì)于宿主細(xì)胞的選擇主要根據(jù)宿主細(xì)胞各自的特征及目的蛋白的特性。對(duì)于是適合目的基因表達(dá)的宿主細(xì)胞主要有以下要求：①容易獲得較高濃度的細(xì)胞 ②能利用易得廉價(jià)原料 ③不致病、不產(chǎn)生內(nèi)毒素 ④發(fā)熱量低、需氧低、適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵溫度和細(xì)胞形態(tài) ⑤容易進(jìn)行代謝調(diào)控 ⑥容易進(jìn)行DNA重組技術(shù)操作 ⑦產(chǎn)物的產(chǎn)量、產(chǎn)率高 ⑧ 產(chǎn)物容易提取純化。

大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)在現(xiàn)代生物技術(shù)方面的應(yīng)用：

利用大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)可溶性表達(dá)人乳頭瘤病毒HPV18蛋白，經(jīng)過(guò)純化和重組過(guò)程獲得HPV18病毒樣顆粒，研究其免疫原性和誘發(fā)中和抗體生成的水平。把堿性磷酸脂酶基因phoA信號(hào)肽的疏水區(qū)置換為多聚Leu殘基，明顯提高分泌效率，這一結(jié)果為天然信號(hào)肽優(yōu)化改造的設(shè)計(jì)提供了很好的參考依據(jù)。膜蛋白基因在大腸桿菌中表達(dá)的技術(shù)逐漸成為研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。外源蛋白質(zhì)在菌體表面表達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是大腸桿菌可用于制備疫苗，進(jìn)行生物催化和作為探針篩選藥物。

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