IPTG-inductie en plasmide-instabiliteit in E. coli: wat zegt de literatuur?

Meest precieze conclusie voor de oorspronkelijke vraag

Als oudercellen na een overnachtinductie nog een intact, bruikbaar expressieplasmide met regulatoire elementen behouden, en de volgende kweek voldoende generaties heeft om gezond te herstellen, kunnen nakomelingen in principe in de late fase van de hoofdkweek opnieuw met IPTG worden geïnduceerd.

Deze werkwijze verhoogt echter de kans op expressiefalen, lagere opbrengst en batchvariatie, vooral bij hoge-kopie plasmiden, sterke promoters, toxische eiwitten, langdurige inductie bij 37°C of hoge IPTG-concentraties.

Aanbevolen literatuur

1. Mairhofer J, et al. Evaluation of three industrial Escherichia coli strains in fed-batch cultivations during recombinant protein production. Microbial Cell Factories. 2013. — Vergelijkt groei en plasmideverlies na inductie in meerdere gastheren.

2. Tripathi NK, et al. Impact of the Expression System on Recombinant Protein Production in Escherichia coli. 2021. — Bespreekt de metabole belasting van transcriptie/translatie van vreemde genen en afwegingen bij expressiesystemen.

3. Kopp J, et al. Optimizing recombinant protein expression via automated induction profiling in Escherichia coli. 2017. — Toont het belang aan van IPTG-concentratie, temperatuur en metabole belasting voor groei en expressie.

4. van Loosdrecht MCM, et al. The Impact of IPTG Induction on Plasmid Stability and Heterologous Protein Production. 2020. — Onderzoekt direct de relatie tussen IPTG-inductie, celoverleving/groei en plasmide-stabiliteit.

5. Baneyx F. Recombinant protein expression in Escherichia coli. Current Opinion in Biotechnology. 1999; en latere reviews. — Legt uit dat hoge-kopie plasmiden, toxische/groeivertragende vreemde genen en hoge-dichtheidsculturen het risico op plasmideverlies vergroten.

6. Mairhofer J, et al. Exacerbation of substrate toxicity by IPTG in Escherichia coli BL21(DE3). Microbial Cell Factories. 2015. — Experimenteel voorbeeld waarin IPTG bestaande celstress in een specifiek systeem verergert.

7. Saida F. The toxicity of recombinant proteins in Escherichia coli. Applied Microbiology and Biotechnology. 2004. — Review van toxiciteit van recombinante eiwitten en geschikte gastheer-stammen.

Experimenteel is de meest overtuigende manier om te bepalen of een batch werkelijk zijn 'induceerbaarheid heeft verloren', niet theoretische afleiding, maar het nemen van enkele kolonies uit een nieuwe kweek: controleer antibioticumresistentie, voer een plasmide-restrictiedigest/sequencing uit, en doe een SDS-PAGE of Western blot onder dezelfde OD, IPTG-condities en met een niet-geïnduceerde zaadcontrole.