Ketoksikan protein adalah faktor risiko penting.
Ketoksikan protein rekombinan dalam E. coli adalah masalah yang diketahui, malah telah mendorong penggunaan strain terbitan BL21 seperti C41(DE3) dan C43(DE3) yang lebih sesuai untuk mengekspresikan protein toksik.
Dalam model kejuruteraan metabolik BL21(DE3) tertentu, IPTG bersama substrat toksik menyebabkan tekanan fisiologi yang ketara; ini tidak boleh digeneralisasikan sebagai "IPTG semestinya toksik", tetapi menunjukkan bahawa keadaan induksi boleh memburukkan lagi keadaan sel yang sudah tertekan.
Kesimpulan paling tepat untuk soalan asal adalah:
Jika sel induk selepas induksi semalaman masih mengekalkan plasmid ekspresi dan elemen regulasi yang lengkap dan berfungsi, dan kultur baharu mempunyai generasi yang mencukupi untuk memulihkan pertumbuhan yang sihat, generasi seterusnya pada dasarnya masih boleh diinduksi semula dengan IPTG pada peringkat akhir kultur utama.
Walau bagaimanapun, amalan ini meningkatkan kebarangkalian kegagalan ekspresi, penurunan hasil, dan variasi kelompok, terutamanya dalam keadaan plasmid salinan tinggi, promoter kuat, protein toksik, induksi berpanjangan pada 37°C, atau kepekatan IPTG yang tinggi.
Mairhofer J, et al. Evaluation of three industrial Escherichia coli strains in fed-batch cultivations during recombinant protein production. Microbial Cell Factories. 2013. — Membandingkan pertumbuhan dan kehilangan plasmid dalam pelbagai hos selepas induksi.
Tripathi NK, et al. Impact of the Expression System on Recombinant Protein Production in Escherichia coli. 2021. — Membincangkan beban metabolik transkripsi/terjemahan gen asing dan pertukaran sistem ekspresi.
Kopp J, et al. Optimizing recombinant protein expression via automated induction profiling in Escherichia coli. 2017. — Menunjukkan kepentingan kepekatan IPTG, suhu, dan beban metabolik terhadap pertumbuhan dan ekspresi.
van Loosdrecht MCM, et al. The Impact of IPTG Induction on Plasmid Stability and Heterologous Protein Production. 2020. — Meneliti secara langsung hubungan antara induksi IPTG, kemandirian/pertumbuhan sel, dan kestabilan plasmid.
Baneyx F. Recombinant protein expression in Escherichia coli. Current Opinion in Biotechnology. 1999; dan ulasan seterusnya. — Menjelaskan bahawa plasmid salinan tinggi, gen asing toksik/memperlahankan pertumbuhan, dan kultur kepadatan tinggi meningkatkan risiko kehilangan plasmid.
Mairhofer J, et al. Exacerbation of substrate toxicity by IPTG in Escherichia coli BL21(DE3). Microbial Cell Factories. 2015. — Contoh eksperimen di mana IPTG memburukkan tekanan sel sedia ada dalam sistem tertentu.
Saida F. The toxicity of recombinant proteins in Escherichia coli. Applied Microbiology and Biotechnology. 2004. — Ulasan tentang ketoksikan protein rekombinan dan strain hos yang sesuai.
Secara eksperimen, untuk menentukan sama ada kelompok anda benar-benar "hilang keupayaan induksi", cara yang paling meyakinkan bukanlah dengan inferens teori, tetapi dengan mengambil koloni tunggal daripada kultur baharu: sahkan rintangan antibiotik, lakukan pencernaan/pensejajaran plasmid, dan jalankan SDS-PAGE atau Western blot pada OD, kepekatan IPTG yang sama dengan kawalan biji benih yang tidak diinduksi.