Regolazione dei vettori di espressione

L’espressione di una proteina eterologa tende ad essere identificata come “estranea” e degradata dalla cellula che attiva specifiche proteasi. La possibilità di indurre l’espressione della proteina permette di minimizzare le degradazioni proteolitiche aumentando le rese. Alcune proteine possono essere tossiche o, comunque, interferire con la crescita dell’ ospite di espressione. In alcuni casi fino al 50% delle proteine totali sono costituite dalla proteina ricombinante, a discapito delle proteine che assicurano il normale metabolismo di E.coli. La possibilità di limitare l’espressione della proteina alla sola fase di induzione permette il normale sviluppo della cellula. La possibilità, di indurre sperimentalmente l’espressione della proteina rappresenta, inoltre, un primo strumento di verifica dei livelli di espressione; comparando un estratto proteico indotto con uno non indotto si riesce facilmente ad evidenziare la presenza della proteina etrologa putativa (di cui conosciamo il peso molecolare). Come sappiamo, i batteri si sono evoluti per adattarsi rapidamente ad un ambiente altamente variabile, ottimizzando al massimo i consumi energetici. I loro geni, generalmente raggruppati in unità di trascrizione dette operoni, tendono ad esprimersi solo quando serve (come ad esempio i geni per l’utilizzo di zuccheri) o a smettere di esprimersi quando non serve ( ad esempio i geni per la sintesi di aminoacidi). Poiché i sistemi di regolazione batterici sono molto efficienti tutti i vettori d’espressione si utilizzano quasi integralmente. Nonostante la loro efficienza i sistemi di regolazione procariotici sono spesso “leaky”. Una repressione assoluta, infatti, renderebbe più difficile l’attivazione del sistema. La completa repressione dell’operone del lattosio per esempio, reprimendo completamente anche l’espressione della lattosio permeasi, impedirebbe l’assunzione di lattosio eventualmente presente nel mezzo di coltura. I sistemi di regolazione dei vettori d’espressione hanno lo stesso problema, aggravato dagli alti livelli di espressione che tendono a saturare i sistemi di regolazione. Ne consegue che il principale problema di molti vettori d’espressione è quello di essere troppo “leaky”e di esprimere un pò (troppa) proteina anche in condizioni non induttive Per superare questo problema sono stati messi a punto dei sistemi di regolazione “stringenti” che minimizzano il livello di espressione basale di geni repressi. Un modo comune, ma poco efficiente per aumentare la stringenza di sistemi di regolazione è quello di aumentare il dosaggio genico dei geni di regolazione Un altro modo, più efficiente, per avere regolazione stringente consiste nel creare delle regolazioni a cascata.