随着生物技术的快速发展,对快速获取重组蛋白的需求日益增加,如何获得高效的蛋白表达系统变得越来越关键。蛋白表达系统是基因工程技术的核心,通常指的是利用模式生物,如细菌、酵母等微生物细胞或者动植物细胞作为表达宿主表达外源蛋白的生物学系统。其中以大肠杆菌作为宿主的大肠杆菌表达系统由于其细胞繁殖速度快、产量高、价格便宜、表达量高、抗污染能力强、遗传背景明确等优点而被广泛应用,同时大肠杆菌表达系统也是最早被研究并且被成熟应用的蛋白表达系统。尽管如此,该系统在实际应用时仍然会受到各种因素的影响,使其表达效率难以达到最高水平。大肠杆菌表达系统的表达效率受到多种因素的影响,例如温度、培养基、pH值、含氧量、外源基因本身特性(如碱基A+T组成、密码子选择、mRNA5’非编码区等)、大肠杆菌表达系统自身所具有的特性(如载体的选择、宿主菌的选择)、外源基因与大肠杆菌表达系统之间的互作关系(如表达基因的调控、宿主菌对质粒拷贝数及稳定性的影响等)等。研究表明,在37℃是大肠杆菌的最适生长温度,在此温度下,菌体代谢旺盛,外源蛋白表达速率也较快,但是却极易形成包涵体,且菌体自溶加剧,质粒稳定性减低,目的蛋白的产量和质量都因此受到影响。目前在产出阶段使用降低温度的方法防止过快的折叠速率产生错误的蛋白中间体,形成不可溶的包涵体结构,同时在较低温度下,乙酸以及其他的抑制外源蛋白表达的副产物也会减少。但是,过低的温度也会导致其营养物质摄入和生长速率的降低。因此,如何使大肠杆菌系统在高速生长时还能高效表达外源蛋白,需要对其中的温控机制进行更深入的研究。本实验室在表达外源蛋白hpv16L1时发现,在24℃时hpv16L1蛋白能够形成可溶性表达,但表达量较低;而在37℃诱导时虽然能够得到大量的外源蛋白,但大部分为包涵体形式。因此本研究试图利用转录组测序(RNA-Seq)方法,分析工程菌大肠杆菌C2566在不同温度诱导外源基因表达时的转录组差异,寻找显著差异表达的基因并分析其相关的生物学功能。通过探究温度对该大肠杆菌表达系统转录组的影响,从转录组调控层面研究影响蛋白可溶性表达的因素及其机制。本文研究结果表明在24℃时,大肠杆菌表达系统转录组的整体表达量更为丰富,其中高表达基因大多与蛋白的翻译、核糖体组装相关,其他还包括涉及甘氨酸代谢过程和氢离子跨膜运输的基因。当温度从24℃提高到37℃时,运动相关通路和含硫氨基酸相关的代谢通路的基因出现大量下调,其中后者的表达差异很可能是大肠杆菌表达系统必须低温诱导的关键。本文从转录组调控的角度,研究了温度对大肠杆菌外源蛋白可溶性表达的影响,为进一步改造和提升大肠杆菌表达系统提供了新的方法和研究思路。