Protein toksisitesi önemli bir risk faktörüdür.
Rekombinant protein toksisitesi, E. coli ifadesinde bilinen bir sorundur ve hatta toksik proteinleri ifade etmek için daha uygun olan C41(DE3) ve C43(DE3) gibi BL21 türevi suşların geliştirilmesine yol açmıştır.
Belirli bir BL21(DE3) metabolik mühendislik modelinde, IPTG'nin toksik bir substrat ile birlikte kullanılması önemli fizyolojik strese neden olmuştur. Bu, 'IPTG kesinlikle toksiktir' şeklinde genellenemez, ancak indüksiyon koşullarının zaten yük altında olan hücrelerin durumunu daha da kötüleştirebileceğini gösterir.
Orijinal soruya en kesin yanıt şudur:
Eğer ana hücreler, bir gecelik indüksiyon sonrasında hala eksiksiz ve kullanılabilir bir ifade plazmidi ve düzenleyici elemanları koruyorsa ve sonraki yeni kültürde sağlıklı büyümeyi yeniden kazanmak için yeterli nesil geçirmişse, bu hücreler prensipte ana kültürün geç aşamalarında IPTG ile yeniden indüklenebilir.
Ancak bu uygulama, özellikle yüksek kopya sayılı plazmidler, güçlü promotörler, toksik proteinler, 37°C'de uzun süreli indüksiyon veya yüksek IPTG konsantrasyonları gibi durumlarda, ifade başarısızlığı, düşük verim ve parti varyasyonu olasılığını artırır.
Mairhofer J, ve diğ. Evaluation of three industrial Escherichia coli strains in fed-batch cultivations during recombinant protein production. Microbial Cell Factories. 2013. — İndüksiyon sonrası büyüme ve plazmid kaybı açısından birden fazla konakçıyı karşılaştırır.
Tripathi NK, ve diğ. Impact of the Expression System on Recombinant Protein Production in Escherichia coli. 2021. — Yabancı gen transkripsiyon/translasyonunun metabolik yükü ve ifade sistemi seçimlerini tartışır.
Kopp J, ve diğ. Optimizing recombinant protein expression via automated induction profiling in Escherichia coli. 2017. — IPTG konsantrasyonu, sıcaklık ve metabolik yükün büyüme ve ifade üzerindeki önemini gösterir.
van Loosdrecht MCM, ve diğ. The Impact of IPTG Induction on Plasmid Stability and Heterologous Protein Production. 2020. — IPTG indüksiyonu, hücre canlılığı/büyümesi ve plazmid kararlılığı arasındaki ilişkiyi doğrudan inceler.
Baneyx F. Recombinant protein expression in Escherichia coli. Current Opinion in Biotechnology. 1999; ve sonraki derlemeler. — Yüksek kopya sayılı plazmidler, toksik/büyüme hızını düşüren yabancı genler ve yüksek yoğunluklu kültürlerin plazmid kaybı riskini artırdığını açıklar.
Mairhofer J, ve diğ. Exacerbation of substrate toxicity by IPTG in Escherichia coli BL21(DE3). Microbial Cell Factories. 2015. — Belirli bir sistemde IPTG'nin mevcut hücresel stresi şiddetlendirdiğine dair deneysel bir örnek.
Saida F. The toxicity of recombinant proteins in Escherichia coli. Applied Microbiology and Biotechnology. 2004. — Rekombinant protein toksisitesi ve uygun konakçı suşları üzerine bir derleme.
Deneysel olarak, kendi hücrelerinizin gerçekten 'indüksiyon yeteneğini kaybedip kaybetmediğini' belirlemenin en ikna edici yolu teorik çıkarımlar değil, yeni kültürden tek koloniler alarak: antibiyotik direncini doğrulamak, plazmid restriksiyon analizi/dizilemesi yapmak ve aynı OD, aynı IPTG koşulları ve indüklenmemiş tohum kontrolü ile SDS-PAGE veya Western blot yapmaktır.