原核真核启动子及BL21相关知识
真核生物的启动子
真核生物的启动子由于真核生物中有三种不同的RNA聚合酶，因此也有三种不同的启动子，其中以启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同：（1）有多种元件：TATA 框，GC框，CATT框，OCT等；（2）结构不恒定。
有的有多种框盒如组蛋白H2B；有的只有TATA框和GC框，如SV40早期转录蛋白，（3）它们的位置、序列、距离和方向都不完全相同，（4）有的有远距离的调控元件存在，如增强子；（5）这些元件常常起到控制转录效率和选择起始位点的作用；（6）不直接和RNA pol 结合。
转录时先和其它转录激活因子相结合，再和聚合酶结合。
(一)Ⅱ类基因的启动子和调控区Ⅱ类基因的启动子由核心元件和上游元件组成。
核心元件包括TATA框和转录起始位点附近的启始子（initiator，Inr）。
在起始点一般没有同源序列，但mRNA的第一个碱基倾向A，另一侧翼由Py 组成（在原核启动子的CAT起始序列也有这种情况），称为起始子（initiator），一般由PY2CAPY5构成，位于-3～+5，可能提供RNA pol Ⅱ识别。
无论TATA是否存在，Inr对于启动子的强度和起始位点的选择都是十分重要的。
现已分离纯化了与Inr特异结合的蛋白质因子。
1．核心元件TATA框合又称Hogness框，Goldberg-Hogness框，俚语称为金砖（Goldbrick），其一致序列是：T85A97T93A85A63A83A50，常在起始位点的上游-25左右，相当于原核的-10序列。
但-10是不可缺少的，而真核启动中也有的缺乏TATA 框。
其作用是：(1) 选择正确的转录起始位点，保证精确起始，故也称为选择子（selector），当有的基因缺少TATA框时，可能由Inr来替代它的这一作用，如鼠的脱氨核苷转移酶（Tdt）基因就没有TATA框，但有17bp的Inr；(2) 影响转录的速率。
TATA框的8bp的保守序列一般都是由A.T对组成，少数情况在其中的两个位点上由G.C对取代了A.T，可见它是较容易打开。
原核真核启动子及BL21相关知识
感受态BL21、BL21(DE3)及BL21(DE3)pLysSBL21没有T7 RNA聚合酶基因, 因此不能表达T7启动子控制的目的基因, 但是可以表达大肠杆菌启动子lac、tac、trc及trp控制的基因。
BL21(DE3)是λDE3溶原菌，带有T7 RNA聚合酶，可用于表达T7启动子控制的目的基因，也可以表达大肠杆菌启动子lac、tac、trc及trp控制的基因。
BL21（DE3）pLysS含有pLysS质粒，一种与pET共存的表达T7裂解酶的质粒，可以减少目的基因的本底表达，提供更严紧的控制。
真核原核启动子原核：几个常用的启动子和诱导调控表达系统1.最早应用于的表达系统的是Lac乳糖操纵子，由启动子lacP + 操纵基因lacO + 结构基因组成。
其转录受CAP正调控和lacI负调控。
cUV5突变能够在没有CAP的存在下更有效地起始转录，该启动子在转录水平上只受lacI 的调控，因而随后得到了更广泛采用。
lacI产物是一种阻遏蛋白，能结合在操纵基因lacO 上从而阻遏转录起始。
乳糖的类似物IPTG可以和lacI产物结合，使其构象改变离开lacO，从而激活转录。
这种可诱导的转录调控成为了大肠杆菌表达系统载体构建的常用元件。
3.tac启动子是trp启动子和lacUV5的拼接杂合启动子，且转录水平更高，比lacUV5更优越。
4.trc启动子是trp启动子和lac启动子的拼合启动子，同样具有比trp更高的转录效率和受lacI阻遏蛋白调控的强启动子特性。
5.在常规的大肠杆菌中，lacI阻遏蛋白表达量不高，仅能满足细胞自身的lac操纵子，无法应付多拷贝的质粒的需求，导致非诱导条件下较高地表达，为了让表达系统严谨调控产物表达，能过量表达lacI阻遏蛋白的lacIq 突变菌株常被选为Lac/Tac/trc表达系统的表达菌株。
现在的Lac/Tac/trc载体上通常还带有lacIq 基因，以表达更多lacI阻遏蛋白实现严谨的诱导调控。
常见真核启动子及原核启动子特点
真核启动子EF1a常规表达用mRNA人延长因子1α来源的强哺乳动物表达启动子组成型表达水平十分稳定，与细胞类型无关PGK1 (人/小鼠)常规表达用mRNA磷酸甘油酸酯激酶基因来源的哺乳动物启动子组成型广泛表达,但可能因细胞类型而异。
由于甲基化或脱乙酰作用，倾向于抵抗启动子下调。
human beta actin常规表达用mRNAβ-肌动蛋白基因来源的哺乳动物启动子组成型无处不在，鸡的启动子常用与启动子杂交TRE常规表达用mRNA四环素响应元件启动子被四环素或者类似物诱导通常有本底表达Ac5常规表达用mRNA果蝇Actin 5c 基因来源的强昆虫启动子组成型果蝇表达系统的常用启动子CaMKIIa 光遗传学基因表达mRNACa2+/钙调蛋白依赖的蛋白激酶 II 启动子特异的用于中枢神经系统/神经元表达。
受到钙和钙调蛋白调节。
TEF1常规表达用mRNA酵母转录延伸因子启动子组成型与哺乳动物的EF1a 启动子类似ADH1常规表达用mRNA乙醇脱氢酶I的酵母启动子被乙醇抑制全长版本很强，促进高表达。
截短启动子是组成型的，表达较低。
Ubi常规表达用mRNA玉米泛素基因的植物启动子组成型在植物中促进高表达U6小RNA表达shRNA来源于人U6小核启动子组成型小鼠U6也使用,但效率略差。
常用的原核表达系统启动子T7lac高水平基因表达T7噬菌体来源的启动子加上lac 操纵子 几乎没有本底表达，需要T7 RNA 聚合酶，受到lac 操纵子的控制，可以被IPTG 诱导。
常用与pET 载体，受到lac 操纵子的严格调控Sp6体外转录/常规表达Sp6噬菌体来源的启动子 组成型, 需要SP6 RNA 聚合酶当用于体外转录的时候，专路方向有可能是正向的也可能是反向的，取决于启动子相对于目的基因的方向araBAD常规表达用阿拉伯糖代谢操纵子的启动子阿拉伯糖诱导 弱，常用与pBAD 载体。
适合于快速调控和低的本底表达lac 常规表达用Lac操纵子来源的启动子可以被IPTG或者乳糖诱导在常规的大肠杆菌中，lacI阻遏蛋白表达量不高，仅能满足细胞自身的lac操纵子，无法应付多拷贝的质粒的需求，导致非诱导条件下较高地表达，为了让表达系统严谨调控产物表达，能过量表达lacI阻遏蛋白的lacIq 突变菌株常被选为Lac/Tac/trc表达系统的表达菌株。
常见真核启动子及原核启动子特点
真核启动子EF1a常规表达用mRNA人延长因子1α来源的强哺乳动物表达启动子组成型表达水平十分稳定，与细胞类型无关PGK1 (人/小鼠)常规表达用mRNA磷酸甘油酸酯激酶基因来源的哺乳动物启动子组成型广泛表达,但可能因细胞类型而异。
由于甲基化或脱乙酰作用，倾向于抵抗启动子下调。
human beta actin常规表达用mRNAβ-肌动蛋白基因来源的哺乳动物启动子组成型无处不在，鸡的启动子常用与启动子杂交TRE常规表达用mRNA四环素响应元件启动子被四环素或者类似物诱导通常有本底表达Ac5 常规表达mRNA果蝇Actin 5c基因来源的强昆虫组成型果蝇表达系统的常用启动子用启动子CaMKIIa光遗传学基因表达mRNACa2+/钙调蛋白依赖的蛋白激酶 II启动子特异的用于中枢神经系统/神经元表达。
受到钙和钙调蛋白调节。
TEF1常规表达用mRNA酵母转录延伸因子启动子组成型与哺乳动物的EF1a 启动子类似ADH1常规表达用mRNA乙醇脱氢酶I的酵母启动子被乙醇抑制全长版本很强，促进高表达。
截短启动子是组成型的，表达较低。
Ubi常规表达用mRNA玉米泛素基因的植物启动子组成型在植物中促进高表达U6小RNA 表达shRNA来源于人U6小核启动子组成型小鼠U6也使用,但效率略差。
常用的原核表达系统启动子T7lac高水平基因表达 T7噬菌体来源的启动子加上lac 操纵子几乎没有本底表达，需要T7 RNA 聚合酶，受到lac 操纵子的控制，可以被IPTG 诱导。
常用与pET 载体，受到lac 操纵子的严格调控Sp6体外转录/常规表达Sp6噬菌体来源的启动子 组成型,需要SP6 RNA 聚合酶 当用于体外转录的时候，专路方向有可能是正向的也可能是反向的，取决于启动子相对于目的基因的方向araBAD 常规表达用阿拉伯糖代谢操纵子的启动子阿拉伯糖诱导弱，常用与pBAD 载体。
适合于快速调控和低的本底表达lac常规表达用 Lac 操纵子来源的启动子 可以被IPTG 或者乳糖诱导在常规的大肠杆菌中，lacI 阻遏蛋白表达量不高，仅能满足细胞自身的lac 操纵子，无法应付多拷贝的质粒的需求，导致非诱导条件下较高地表达，为了让表达系统严谨调控产物表达，能过量表达lacI 阻遏蛋白的lacIq 突变菌株常被选为Lac/Tac/trc 表达系统的表达菌株。
真核基因的基本结构
真核基因的基本结构
真核基因的基本结构通常由以下几个部分组成：
1. 启动子：启动子是基因的一个序列，可以与RNA聚合酶结合，启动转录过程。
启动子通常位于基因的5'端。
2. 编码区：编码区是基因的编码序列，包括外显子和内含子。
外显子是编码蛋白质的序列，内含子则是位于编码区内的非编码序列。
3. 终止子：终止子是基因的一个序列，可以与转录因子结合，终止转录过程。
终止子通常位于基因的3'端。
4. 调控序列：调控序列是基因内的一些序列，可以与转录因子结合，调控基因的转录活性。
常见的调控序列包括增强子和反应元件等。
真核基因的编码区通常由多个外显子和内含子组成，外显子和内含子交替排列。
在转录过程中，内含子会被剪切掉，只保留外显子部分的序列，然后经过拼接形成成熟的mRNA。
这个过程被称为RNA剪接。
真核基因的结构是复杂的，其表达受到多个层次的调控。
通过对真核基因结构的分析，可以深入了解基因的表达调控机制，为研究基因功能和疾病发生提供重要信息。
02真核基因的启动子 11PPT
启动子是一段特定的直接与RNA聚合 酶及其转录因子相结合、决定基因转录起 始与否的DNA序列。不同的启动子对RNA 聚合酶的亲和力不同，所结合的反式作用 因子（trans-acting factors）也不同，因此， 基因转录活性也很不相同。
Ⅰ.典型的原核启动子有四大要素:
转录起始位点，-10区，-35区和-10区与-35区之间 的间隔。
▪ 多数II类启动子有一个被称为TATA盒的共有序列，通常处于-30区， 相对于转录起始位点的位置比较固定。TATA盒存在于所有真核生物 中，TATA盒是一个保守的七碱基对，其序列为：
▪ 也有一些II类启动子不含有TATA盒，这样的启动子称 为无TATA盒其序列为 CAT（A为起始位点）。
-10区是一个6碱基保守序列（常以-10为中心）。 T80A95t45A60A50T96，有助于DNA的解链。
-35区是另一个6碱基保守序列（常以-35为中心）。 T82T84G78A65C54a45
研究表明，当-10区和-35区中心位置相距16-18bp 时，该启动子的功能较强；相距较近或较远时，起始 转录的功能都相应减弱。
Ⅱ.真核基因启动子
真核生物有3类RNA聚合酶，负责转录3类不同的启动子。
由RNA聚合酶I负责转录的rRNA基因，启动子（I类） 比较单一，由转录起始位点附近的两部分序列构成。第一 部分是核心启动子（core promoter），由-45—+20位核 苷酸组成，单独存在时就足以起始转录。另一部分由170—-107位序列组成，称为上游调控元件，能有效地增 强转录效率。
由RNA聚合酶Ⅲ负责转录的是5SrRNA、tRNA和某 些核内小分子RNA（snRNA），其启动子（Ⅲ类）组成 较复杂，又可被分为三个亚类。两类5S rRNA和tRNA基 因的启动子是内部启动子（internal promoter），位于转
BL21
BL21是常用的表达菌株，一般配合以强表达载体来进行目的基因的强表达。
BL21（DE3）pLysS对λDE3（1）是溶源性的。
λDE3含有T7噬菌体基因I，编码的T7 RNA聚合酶受lac UV5启动子的控制。
BL21（DE3）pLysS含有pLysS质粒，他携带编码T7溶菌酶基因。
在T7启动子控制下，T7溶菌酶降低靶基因的背景表达但并不干扰由IPTG诱导的表达水平多数情况下作为基因原核表达的宿主。
网站上介绍如下：◇基因型F- ompT hsdSB(rB-mB-) dcm gal（DE3）◇特点该菌株用于以T7 RNA聚合酶为表达系统的高效外源基因的蛋白表达宿主。
T7噬菌体RNA聚合酶基因的表达受控于λ噬菌体DE3区的lacUV5启动子，该区整合于BL21的染色体上。
该菌适合于非毒性蛋白的表达。
DH5α菌株特点:F-，F 因子缺失φ80dlacZΔM15，lacZDM15（Lactose）Map position：8 min功能：lacZM15是表达β-半乳糖苷酶α片断的一段基因，当M15缺失（△M15）时，lacZ基因虽然能表达ω片断，但不能表达α片断，β-半乳糖苷酶没有活性。
当带有lacZ（α片断）基因的lac操纵子通过载体DNA（如pUC19 DNA）转化到lacZ△M15基因型的细胞(如E.coli JM109）时，在有IPTG (异丙基-β-D-1-硫代半乳糖苷) 存在的情况下, β-半乳糖苷酶表现出活性,它能分解X-gal (半乳糖类似物)，使其呈现蓝色。
因此可以通过平板上的蓝白菌落进行克隆体的鉴定。
大肠杆菌（学名：Escherichia coli，通常简写为E. coli）)是生活在温血动物（包括鸟类和哺乳动物）大肠中的重要细菌种类，对食物正常消化具有重要作用。
地下水中大肠杆菌的存在标志粪便污染。
其属名埃希氏菌（Escherichia）来源于其发现者Theodor Escherich。
常见真核启动子及原核启动子特点
常见真核启动子及原核启动子特点Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT真核启动子EF1a常规表达用mRNA 人延长因子1α来源的强哺乳动物表达启动子组成型 表达水平十分稳定，与细胞类型无关PGK1(人/小鼠)常规表达用mRNA 磷酸甘油酸酯激酶基因来源的哺乳动物启动子 组成型 广泛表达,但可能因细胞类型而异。
由于甲基化或脱乙酰作用，倾向于抵抗启动子下调。
humanbetaactin常规表达用mRNAβ-肌动蛋白基因来源的哺乳动物启动子组成型无处不在，鸡的启动子常用与启动子杂交TRE常规表达用mRNA四环素响应元件启动子被四环素或者类似物诱导通常有本底表达 Ac5 常规表达用mRNA果蝇Actin5c 基因来源的强昆虫启动子组成型 果蝇表达系统的常用启动子CaMKIIa 光遗传学基因表达mRNACa2+/钙调蛋白依赖的蛋白激酶II启动子特异的用于中枢神经系统/神经元表达。
受到钙和钙调蛋白调节。
TEF1 常规表达用mRNA酵母转录延伸因子启动子组成型与哺乳动物的EF1a启动子类似ADH1 常规表达用mRNA乙醇脱氢酶I的酵母启动子被乙醇抑制全长版本很强，促进高表达。
截短启动子是组成型的，表达较低。
Ubi 常规表达用mRNA玉米泛素基因的植物启动子组成型在植物中促进高表达U6 小RNA表达shRNA来源于人U6小核启动子组成型小鼠U6也使用,但效率略差。
常用的原核表达系统启动子T7lac 高水平基因表达 T7噬菌体来源的启动子加上lac 操纵子几乎没有本底表达，需要T7RNA 聚合酶，受到lac 操纵子的控制，可以被IPTG 诱导。
常用与pET 载体，受到lac 操纵子的严格调控Sp6体外转录/常规表达 Sp6噬菌体来源的启动子组成型,需要SP6RNA 聚合酶当用于体外转录的时候，专路方向有可能是正向的也可能是反向的，取决于启动子相对于目的基因的方向araBAD 常规表达用 阿拉伯糖代谢操纵子的启动子阿拉伯糖诱导 弱，常用与pBAD 载体。
常见的真核和原核表达系统的启动子(promoters)
常规表达用
mRNA
猿猴空泡病毒40来源的哺乳动物表达启动子
组成型
可能包含一个增强子
PGK1 (人/小鼠)
常规表达用
mRNA
磷酸甘油酸酯激酶基因来源的哺乳动物启动子
组成型
广泛表达,但可能因细胞类型而异。由于甲基化或脱乙酰作用，倾向于抵抗启动子下调。
Ubc
常规表达用
mRNA
人类泛素C基因来源的哺乳动物启动子
CaMV35S
常规表达用
mRNA
花椰菜花叶病毒的强植物启动子
组成型
在双子叶植物激活,在单子叶植物中稍微弱一些,在一些动物细胞中有活性。
Ubi
常规表达用
mRNA
玉米泛素基因的植物启动子
组成型
在植物中促进高表达
H1
小RNA表达
shRNA
来源于人聚合酶III RNA启动子
组成型
可能比U6启动子弱一点，在神经元细胞中表现更佳
U6
小RNA表达
shRNA
来源于人U6小核启动子
组成型
小鼠U6也使用,但效率略差。
常用的原核表达系统启动子
启动子
主要用途
描述
表达
备注
T7
体外转录/常规表达
T7噬菌体来源的启动子
组成型,需要T7 RNA聚合酶
当用于体外转录的时候，外转方向有可能是正向的也可能是反向的，取决于启动子相对于目的基因的方向
T7lac
araBAD
常规表达用
阿拉伯糖代谢操纵子的启动子
阿拉伯糖诱导
弱，常用与pBAD载体。适合于快速调控和低的本底表达
trp
高水平基因表达
色氨酸操纵子来源的启动子
表达载体之原核VS真核
酿酒酵母表达系统常用启动子
1）糖酵解途径中关键酶的强启动子，受葡萄糖诱导：
甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因GAPDH
磷酸甘油激酶基因PKG
乙醇脱氢酶基因ADH
2）半乳糖激酶启动子（GAL1）
半乳糖诱导、葡萄糖抑制
GAL8
GAL4
UAS
GAL1
GAL7
GAL1
A、 GAL1、GAL7和 GAL10基因连锁在一起，独立转录，共同调控
3、甲醇酵母表达系统操作原理
宿主株与标记基因 甲醇酵母系统的整合事件 胞内表达与分泌表达
甲醇酵母系统宿主
二大宿主系统主要特点
项目 最适温度 毕赤酵母 30℃ 汉森酵母 37℃
最适pH值
甘油阻遏 糖基化 高密度发酵
4.5
是 部分过度 100g/L
4.5
否 较正常 100g/L
二大宿主系统主要选择标记
表 达 载 体 之 原 核 真 核
VS 万 佩
原 核 真 核
都原 是核 我表 们达 表体 达系 重与 组真 基核 因表 蛋达 白体 的系 重， 要亦 载如 体阴 ，阳 也， 各相 有辅 优相 劣成
目的基因
构建
转化
培养，诱导表达载体重组载体表达菌株
“基因——载体——菌株——培养”
常见启动子 λpL启动子： trp启动子： trc启动子： 热诱导启动子 化学诱导启动子 trp+lac杂交启动子
（一） 酿酒酵母表达系统
酿酒酵母系统启动子 酿酒酵母分泌系统 酿酒酵母糖基化系统 酿酒酵母表达系统存在的问题
1、酿酒酵母启动子
起始 位点 mRNA
40-120bp
DAS
编码序列
UAS
真核生物三类启动子
真核生物三类启动子(总3页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-真核生物启动子有三类，分别由RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ进行转录。
类别Ⅰ（class Ⅰ）启动子：只控制rRNA前体基因的转录，转录产物经切割和加工后生成各种成熟rRNA。
类别Ⅰ启动子由两部分保守序列组成：核心启动子（core promoter）：位于转录起点附近，从-45至+20；上游控制元件（upstream control element，UCE）：位于-180至-107；RNA聚合酶Ⅰ对其转录需要2种因子参与：UBF1：一条M为97000的多肽链，结合在上述两部分的富含GC区；1个TBP，即TATA结合蛋白（TATA-binding protein，TBP）；SL1：一个四聚体蛋白，含有 3个不同的转录辅助因子TAFⅠ；在SL1因子介导下RNA聚合酶Ⅰ结合在转录起点上并开始转录。
类别Ⅱ（class Ⅱ）启动子：类别Ⅱ启动子涉及众多编码蛋白质的基因表达的控制。
该类启动子包含4类控制元件：基本启动子（basal promoter）：序列为中心在-25至-30左右的7 bp保守区，TATAAAA/T，称为TATA框或Goldberg-Hogness 框。
与RNA聚合酶的定位有关，DNA双链在此解开并决定转录的起点位置。
失去TATA框，转录将在许多位点上开始。
起始子（initiator）：转录起点位置处的一保守序列，共有序列为：P y P y ANT(A)P y P yP y为嘧啶碱（C或T），N为任意碱基，A为转录的起点。
DNA在此解开并起始转录。
上游元件（upstream factor）：普遍存在的上游元件有CAAT框、GC框和八聚体（octamer）框等。
CAAT框的共有序列是GCCAATCT，GC框的共有序列为GGGCGG和CCGCCC，八聚体框含有8bp，共有序列为ATGCAAAT；应答元件（response element）：诱导调节产生的转录激活因子与靶基因上的应答元件结合。
常见真核启动子及原核启动子特点
真核启动子之杨若古兰创作EF1a惯例表达用mRNA 人耽误因子1α来源的强哺乳动物表达启动子 构成型表达水平十分波动，与细胞类型有关PGK1 (人/小鼠) 惯例表达用mRNA 磷酸甘油酸酯激酶基因来源的哺乳动物启动子构成型广泛表达,但可能因细胞类型而异.因为甲基化或脱乙酰感化，倾向于抵抗启动子下调.human beta actin 惯例表达用mRNA β-肌动蛋白基因来源的哺乳动物启动子构成型无处不在，鸡的启动子经常使用与启动子杂交TRE惯例表达用 mRNA 四环素呼应元件启动子被四环素或者类似物引诱 通常有本底表达Ac5惯例表达用mRNA 果蝇Actin 5c 基因来源的强昆虫构成型果蝇表达零碎的经常使用启动子启动子CaMKIIa光遗传学基因表达 mRNA Ca2+/钙调蛋白依附的蛋白激酶 II 启动子特异的 用于中枢神经零碎/神经元表达.受到钙和钙调蛋白调节.TEF1惯例表达用 mRNA 酵母转录耽误因子启动子 构成型与哺乳动物的EF1a 启动子类似ADH1惯例表达用 mRNA 乙醇脱氢酶I 的酵母启动子被乙醇按捺 全长版本很强，促进高表达.截短启动子是构成型的，表达较低.Ubi惯例表达用 mRNA 玉米泛素基因的植物启动子 构成型在植物中促进高表达U6 小RNA 表达 shRNA 来源于人U6小核启动子构成型小鼠U6也使用,但效力略差.经常使用的原核表达零碎启动子T7体外转录/惯例表达T7噬菌体来源的启动子 构成型, 须要T7 RNA 聚合酶当用于体外转录的时候，专路方向有可能是正向的也可能是反向的，取决于启动子绝对于目的基因的方向 T7lac高水平基因表达 T7噬菌体来源的启动子加上lac 把持子几乎没有本底表达，须要T7RNA 聚合酶，受到lac 把持子的控制，可以被IPTG 引诱. 经常使用与pET 载体，受到lac 把持子的严酷调控Sp6体外转录/惯例表达Sp6噬菌体来源的启动子 构成型, 须要SP6 RNA 聚合酶 当用于体外转录的时候，专路方向有可能是正向的也可能是反向的，取决于启动子绝对于目的基因的方向 araBAD 惯例表达用阿拉伯糖代谢把持子的启动子阿拉伯糖引诱弱，经常使用与pBAD 载体.适合于快速调控和低的本底表达lac惯例表达用 Lac 把持子来源的启动子 可以被IPTG 或者乳糖引诱在惯例的大肠杆菌中，lacI 隔绝蛋白表达量不高，仅能满足细胞本身的lac 把持子，没法敷衍多拷贝的质粒的需求，导致非引诱条件下较高地表达，为了让表达零碎严谨调控产品表达，能过量表达lacI 隔绝蛋白的lacIq 突变菌株常被选为Lac/Tac/trc 表达零碎的表达菌株.此刻的Lac/Tac/trc 载体上通常还带有lacIq基因，以表达更多lacI 隔绝蛋白实现严谨的引诱调控.pL 高水平基因表达Lambda噬菌体来源的启动子温度调节通常和温度敏感的cI857 按捺子搭配使用。
真核生物三类启动子
真核生物启动子有三类，分别由RNA 聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ进行转录。
类别Ⅰ（class Ⅰ）启动子：只控制rRNA 前体基因的转录，转录产物经切割和加工后生成各种成熟rRNA 。
类别Ⅰ启动子由两部分保守序列组成：核心启动子（core promoter）：位于转录起点附近，从-45至+20；上游控制元件（upstream control element ，UCE ）：位于-180至-107；RNA 聚合酶Ⅰ对其转录需要2种因子参与：UBF1：一条M 为97000的多肽链，结合在上述两部分的富含GC 区；1个TBP ，即TATA 结合蛋白（TA TA-binding protein ，TBP ）；SL1：一个四聚体蛋白，含有 3个不同的转录辅助因子TAF Ⅰ；在SL1因子介导下RNA 聚合酶Ⅰ结合在转录起点上并开始转录。
类别Ⅱ（class Ⅱ）启动子：类别Ⅱ启动子涉及众多编码蛋白质的基因表达的控制。
该类启动子包含4类控制元件：基本启动子（basal promoter ）：序列为中心在-25至-30左右的7 bp 保守区，TA TAAAA/T ，称为TATA 框或Goldberg-Hogness 框。
与RNA 聚合酶的定位有关，DNA 双链在此解开并决定转录的起点位置。
失去TATA 框，转录将在许多位点上开始。
起始子（initiator ）：转录起点位置处的一保守序列，共有序列为：P y P y ANT(A)P y P yP y 为嘧啶碱（C 或T ），N 为任意碱基，A 为转录的起点。
DNA 在此解开并起始转录。
上游元件（upstream factor ）：普遍存在的上游元件有CAAT 框、GC 框和八聚体（octamer ）框等。
CAAT 框的共有序列是GCCAATCT ，GC 框的共有序列为GGGCGG 和CCGCCC ，八聚体框含有8bp ，共有序列为ATGCAAA T ；应答元件（response element ）：诱导调节产生的转录激活因子与靶基因上的应答元件结合。
真核生物三类启动子
真核生物启动子有三类，分别由RNA 聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ进行转录。
类别Ⅰ（class Ⅰ）启动子：只控制rRNA 前体基因的转录，转录产物经切割和加工后生成各种成熟rRNA 。
类别Ⅰ启动子由两部分保守序列组成：核心启动子（core promoter）：位于转录起点附近，从-45至+20；上游控制元件（upstream control element ，UCE ）：位于-180至-107；RNA 聚合酶Ⅰ对其转录需要2种因子参与：UBF1：一条M 为97000的多肽链，结合在上述两部分的富含GC 区；1个TBP ，即TATA 结合蛋白（TA TA-binding protein ，TBP ）；SL1：一个四聚体蛋白，含有 3个不同的转录辅助因子TAF Ⅰ；在SL1因子介导下RNA 聚合酶Ⅰ结合在转录起点上并开始转录。
类别Ⅱ（class Ⅱ）启动子：类别Ⅱ启动子涉及众多编码蛋白质的基因表达的控制。
该类启动子包含4类控制元件：基本启动子（basal promoter ）：序列为中心在-25至-30左右的7 bp 保守区，TA TAAAA/T ，称为TATA 框或Goldberg-Hogness 框。
与RNA 聚合酶的定位有关，DNA 双链在此解开并决定转录的起点位置。
失去TATA 框，转录将在许多位点上开始。
起始子（initiator ）：转录起点位置处的一保守序列，共有序列为：P y P y ANT(A)P y P yP y 为嘧啶碱（C 或T ），N 为任意碱基，A 为转录的起点。
DNA 在此解开并起始转录。
上游元件（upstream factor ）：普遍存在的上游元件有CAAT 框、GC 框和八聚体（octamer ）框等。
CAAT 框的共有序列是GCCAATCT ，GC 框的共有序列为GGGCGG 和CCGCCC ，八聚体框含有8bp ，共有序列为ATGCAAA T ；应答元件（response element ）：诱导调节产生的转录激活因子与靶基因上的应答元件结合。
(完整word版)常见的真核和原核表达系统的启动子(promoters)
常规表达用
mRNA
酵母转录延伸因子启动子
组成型
与哺乳动物的EF1a启动子类似
GDS
常规表达用
mRNA
甘油醛—3—磷酸脱氢酶来源的强的酵母表达启动子
组成型
很强,也叫做TDH3或GAPDH。
ADH1
常规表达用
mRNA
乙醇脱氢酶I的酵母启动子
被乙醇抑制
全长版本很强，促进高表达.截短启动子是组成型的，表达较低。
常规表达用
mRNA
四环素响应元件启动子
被四环素或者类似物诱导
通常有本底表达
UAS
常规表达用
mRNA
含Gal4结合位点的果蝇启动子
特异的
需要Gal4基因来激活启动子
Ac5
常规表达用
mRNA
果蝇Actin 5c基因来源的强昆虫启动子
组成型
果蝇表达系统的常用启动子
Polyhedrin多角体蛋白
常规表达用
mRNA
CaMV35S
常规表达用
mRNA
花椰菜花叶病毒的强植物启动子
组成型
在双子叶植物激活，在单子叶植物中稍微弱一些，在一些动物细胞中有活性。
Ubi
常规表达用
mRNA
玉米泛素基因的植物启动子
组成型
在植物中促进高表达
H1
小RNA表达
shRNA
来源于人聚合酶III RNA启动子
组成型可能比UBiblioteka 启动子弱一点，在神经元细胞中表现更佳
组成型
顾名思义，该启动子无处不在
humanbeta actin
常规表达用
mRNA
β-肌动蛋白基因来源的哺乳动物启动子
组成型
真核生物三类启动子
真核生物启动子有三类，分别由RNA 聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ进行转录。
类别Ⅰ（class Ⅰ）启动子：只控制rRNA 前体基因的转录，转录产物经切割和加工后生成各种成熟rRNA 。
类别Ⅰ启动子由两部分保守序列组成：核心启动子（core promoter）：位于转录起点附近，从-45至+20；上游控制元件（upstream control element ，UCE ）：位于-180至-107；RNA 聚合酶Ⅰ对其转录需要2种因子参与：UBF1：一条M 为97000的多肽链，结合在上述两部分的富含GC 区；1个TBP ，即TATA 结合蛋白（TA TA-binding protein ，TBP ）；SL1：一个四聚体蛋白，含有 3个不同的转录辅助因子TAF Ⅰ；在SL1因子介导下RNA 聚合酶Ⅰ结合在转录起点上并开始转录。
类别Ⅱ（class Ⅱ）启动子：类别Ⅱ启动子涉及众多编码蛋白质的基因表达的控制。
该类启动子包含4类控制元件：基本启动子（basal promoter ）：序列为中心在-25至-30左右的7 bp 保守区，TA TAAAA/T ，称为TATA 框或Goldberg-Hogness 框。
与RNA 聚合酶的定位有关，DNA 双链在此解开并决定转录的起点位置。
失去TATA 框，转录将在许多位点上开始。
起始子（initiator ）：转录起点位置处的一保守序列，共有序列为：P y P y ANT(A)P y P yP y 为嘧啶碱（C 或T ），N 为任意碱基，A 为转录的起点。
DNA 在此解开并起始转录。
上游元件（upstream factor ）：普遍存在的上游元件有CAAT 框、GC 框和八聚体（octamer ）框等。
CAAT 框的共有序列是GCCAATCT ，GC 框的共有序列为GGGCGG 和CCGCCC ，八聚体框含有8bp ，共有序列为ATGCAAA T ；应答元件（response element ）：诱导调节产生的转录激活因子与靶基因上的应答元件结合。
真核生物三类启动子
真核生物启动子有三类，分别由RNA 聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ进行转录。
类别Ⅰ（class Ⅰ）启动子：只控制rRNA 前体基因的转录，转录产物经切割和加工后生成各种成熟rRNA 。
类别Ⅰ启动子由两部分保守序列组成：核心启动子（core promoter）：位于转录起点附近，从-45至+20；上游控制元件（upstream control element ，UCE ）：位于-180至-107；RNA 聚合酶Ⅰ对其转录需要2种因子参与：UBF1：一条M 为97000的多肽链，结合在上述两部分的富含GC 区；1个TBP ，即TATA 结合蛋白（TA TA-binding protein ，TBP ）；SL1：一个四聚体蛋白，含有 3个不同的转录辅助因子TAF Ⅰ；在SL1因子介导下RNA 聚合酶Ⅰ结合在转录起点上并开始转录。
类别Ⅱ（class Ⅱ）启动子：类别Ⅱ启动子涉及众多编码蛋白质的基因表达的控制。
该类启动子包含4类控制元件：基本启动子（basal promoter ）：序列为中心在-25至-30左右的7 bp 保守区，TA TAAAA/T ，称为TATA 框或Goldberg-Hogness 框。
与RNA 聚合酶的定位有关，DNA 双链在此解开并决定转录的起点位置。
失去TATA 框，转录将在许多位点上开始。
起始子（initiator ）：转录起点位置处的一保守序列，共有序列为：P y P y ANT(A)P y P yP y 为嘧啶碱（C 或T ），N 为任意碱基，A 为转录的起点。
DNA 在此解开并起始转录。
上游元件（upstream factor ）：普遍存在的上游元件有CAAT 框、GC 框和八聚体（octamer ）框等。
CAAT 框的共有序列是GCCAATCT ，GC 框的共有序列为GGGCGG 和CCGCCC ，八聚体框含有8bp ，共有序列为ATGCAAA T ；应答元件（response element ）：诱导调节产生的转录激活因子与靶基因上的应答元件结合。
真核生物启动子
真核生物启动子由于真核生物中有三种不同的RNA聚合酶，因此也有三种不同的启动子，其中以启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同：（1）有多种元件：TATA框，GC框，CATT框，OCT等；（2）结构不恒定。
有的有多种框盒如组蛋白H2B；有的只有TATA框和GC框，如SV40早期转录蛋白，（3）它们的位置、序列、距离和方向都不完全相同，（4）有的有远距离的调控元件存在，如增强子；（5）这些元件常常起到控制转录效率和选择起始位点的作用；（6）不直接和RNA pol 结合。
转录时先和其它转录激活因子相结合，再和聚合酶结合。
(一)Ⅱ类基因的启动子和调控区Ⅱ类基因的启动子由核心元件和上游元件组成。
核心元件包括TATA框和转录起始位点附近的启始子（initiator，Inr）。
在起始点一般没有同源序列，但mRNA的第一个碱基倾向A，另一侧翼由Py组成（在原核启动子的CAT起始序列也有这种情况），称为起始子（initiator），一般由PY2CAPY5构成，位于-3～+5，可能提供RNA pol Ⅱ识别。
无论TATA是否存在，Inr对于启动子的强度和起始位点的选择都是十分重要的。
现已分离纯化了与Inr特异结合的蛋白质因子。
1．核心元件TATA框合又称Hogness框，Goldberg-Hogness框，俚语称为金砖（Goldbrick），其一致序列是：T85A97T93A85A63A83A50，常在起始位点的上游-25左右，相当于原核的-10序列。
但-10是不可缺少的，而真核启动中也有的缺乏TATA框。
其作用是：(1) 选择正确的转录起始位点，保证精确起始，故也称为选择子（selector），当有的基因缺少TATA框时，可能由Inr来替代它的这一作用，如鼠的脱氨核苷转移酶（Tdt）基因就没有TATA框，但有17bp的Inr；(2) 影响转录的速率。
TATA框的8bp的保守序列一般都是由A.T对组成，少数情况在其中的两个位点上由G.C对取代了A.T，可见它是较容易打开。
蛋白表达概述
选择合适的载体
载体大致可分为两大类：转录载体和翻译载体。
转录载体用以表达本身带有原核核糖体结合位点和AUG起始密码子的目的基因。只 有3种转录载体：pET-21(+)、pET-24(+)和pET-23(+)。 翻译载体包括来自T7噬菌体主要衣壳蛋白的高效核糖体结合位点，用于表达那些不 带有核糖体结合位点的目的基因
蛋白表达概述
Michael Chao
常用蛋白表达系统(host)
原核细胞：大肠杆菌。 真核细胞：酵母、昆虫细胞、哺乳动物细胞
大肠杆菌表达系统
大肠杆菌是基因工程研究中采用最多的原核表达体系。 优越性： ①对大肠杆菌的基础生物学、分子遗传学等背景知识和基因表达的调控机理已有了深刻了解； ②商品化的载体和菌株种类非常齐全； ③表达效率高； ④易培养，成本低。 缺点： ①因分泌能力不足，真核蛋白质常形成不溶性的包含体； ②蛋白质不能糖基化； ③其内毒素很难除去。
哺乳动物细胞表达系统
哺乳动物细胞常用于表达高活性的人源重组蛋白。 优越性： ①糖基化与人源蛋白一致； ②能表达天然结构的完整蛋白，活性很高； ③可进行分泌表达。
缺点： ①表达量低； ②培养成本很高，操作繁琐。
各种表达系统各有其优缺点，大肠杆菌和酵母表达系统蛋白表达水平高，生产成本低， 但它们的加工修饰体系与昆虫细胞、哺乳动物细胞不完全相同；哺乳动物细胞产生的蛋白 质更接近于天然蛋白质，但其表达量低、操作繁琐。
Expression plasmid features
Induction of expression
pET载体E.coli表达蛋白流程
pET system
Fetures:
popular Low basal expression levels Widest variety of fusion tags Specialized vectors and hosts Competent cells
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感受态BL21、BL21(DE3)及BL21(DE3)pLysSBL21没有T7 RNA聚合酶基因, 因此不能表达T7启动子控制的目的基因, 但是可以表达大肠杆菌启动子lac、tac、trc及trp控制的基因。
BL21(DE3)是λDE3溶原菌，带有T7 RNA聚合酶，可用于表达T7启动子控制的目的基因，也可以表达大肠杆菌启动子lac、tac、trc及trp控制的基因。
BL21（DE3）pLysS含有pLysS质粒，一种与pET共存的表达T7裂解酶的质粒，可以减少目的基因的本底表达，提供更严紧的控制。
真核原核启动子原核：几个常用的启动子和诱导调控表达系统1.最早应用于的表达系统的是Lac乳糖操纵子，由启动子lacP + 操纵基因lacO + 结构基因组成。
其转录受CAP正调控和lacI负调控。
cUV5突变能够在没有CAP的存在下更有效地起始转录，该启动子在转录水平上只受lacI 的调控，因而随后得到了更广泛采用。
lacI产物是一种阻遏蛋白，能结合在操纵基因lacO 上从而阻遏转录起始。
乳糖的类似物IPTG可以和lacI产物结合，使其构象改变离开lacO，从而激活转录。
这种可诱导的转录调控成为了大肠杆菌表达系统载体构建的常用元件。
3.tac启动子是trp启动子和lacUV5的拼接杂合启动子，且转录水平更高，比lacUV5更优越。
4.trc启动子是trp启动子和lac启动子的拼合启动子，同样具有比trp更高的转录效率和受lacI阻遏蛋白调控的强启动子特性。
5.在常规的大肠杆菌中，lacI阻遏蛋白表达量不高，仅能满足细胞自身的lac操纵子，无法应付多拷贝的质粒的需求，导致非诱导条件下较高地表达，为了让表达系统严谨调控产物表达，能过量表达lacI阻遏蛋白的lacIq 突变菌株常被选为Lac/Tac/trc表达系统的表达菌株。
现在的Lac/Tac/trc载体上通常还带有lacIq 基因，以表达更多lacI阻遏蛋白实现严谨的诱导调控。
6.IPTG广泛用于诱导表达系统，但是IPTG有一定毒性，有人认为在制备医疗目的的重组蛋白并不合适，因而也有用乳糖代替IPTG作为诱导物的研究。
另外一种研究方向是用lacI的温度敏感突变体，30℃下抑制转录，42℃开始发挥作用。
热诱导不用添加外来的诱导物，成本低，但是由于发酵过程中加热升温比较慢而影响诱导效果，而且热诱导本身会导致大肠杆菌的热休克蛋白激活，一些蛋白酶会影响产物的稳定。
7.以λ噬菌体转录启动子PL、PR 构建的载体也为大家所熟悉。
这两个强启动子受控于λ噬菌体cI基因产物。
cI基因的温度敏感突变体cI857(ts)常常被用于调控PL、PR启动子的转录。
同样也是30℃下阻遏启动子转录，42℃下解除抑制开始转录。
同样的，PL、PR表达载体需要以cI857(ts)作为表达菌株，现在更常见的做法是在载体上携带cI857(ts)基因，所以可以有更大的宿主选择范围。
另外一种思路是通过严谨调控cI产物来间接调控PL、PR 启动子的转录。
比如Invitrogen的PL表达系统，就是将受trp启动子严谨调控的cI基因溶源化到宿主菌染色体上，通过加入酪氨酸诱导抑制trp启动子，抑制cI基因的表达，从而解除强大的PL启动子的抑制。
8.T7启动子是当今大肠杆菌表达系统的主流，这个功能强大兼专一性高的启动子经过巧妙的设计而成为原核表达的首选，尤其以Novagen公司的pET系统为杰出代表。
强大的T7启动子完全专一受控于T7 RNA聚合酶，而高活性的T7 RNA 聚合酶合成mRNA的速度比大肠杆菌RNA聚合酶快5倍——当二者同时存在时，宿主本身基因的转录竞争不过T7表达系统，几乎所有的细胞资源都用于表达目的蛋白；诱导表达后仅几个小时目的蛋白通常可以占到细胞总蛋白的50%以上。
由于大肠杆菌本身不含T7 RNA 聚合酶，需要将外源的T7 RNA 聚合酶引入宿主菌，因而T7 RNA 聚合酶的调控模式就决定了T7系统的调控模式——非诱导条件下，可以使目的基因完全处于沉默状态而不转录，从而避免目的基因毒性对宿主细胞以及质粒稳定性的影响；通过控制诱导条件控制T7 RNA 聚合酶的量，就可以控制产物表达量，某些情况下可以提高产物的可溶性部分。
有几种方案可用于调控T7 RNA 聚合酶的合成，从而调控T7表达系统。
1.噬菌体DE3是lambda噬菌体的衍生株，含有lacI抑制基因和位于lacUV5启动子下的T7 RNA 聚合酶基因。
DE3溶源化的菌株如BL21(DE3)就是最常用的表达菌株，构建好的表达载体可以直接转入表达菌株中，诱导调控方式和lac一样都是IPTG诱导。
2.另一种策略是用不含T7 RNA聚合酶的宿主菌克隆目的基因，即可完全避免因目的蛋白对宿主细胞的潜在毒性而造成的质粒不稳定。
然后用λCE6噬菌体侵染宿主细胞——CE6是lambda噬菌体含温度敏感突变(cI857ts)和pL/pR启动子控制T7 RNA 聚合酶表达的衍生株，在热诱导条件下可以激活T7 RNA 聚合酶的合成。
此了噬菌体之外，还可以通过共转化质粒提供T7 RNA 聚合酶。
比如有人用受溶氧浓度控制的启动子调控T7 RNA 聚合酶合成，据说这比较适合工业化发酵的条件控制。
由于T7 RNA 聚合酶的调控方式仍有可能有痕量的本底表达，控制基础表达的手段之一是培养基外加葡萄糖，有助于控制本底表达水平；之二是采用带有T7 lac 启动子的载体——在紧邻T7 启动子的下游有一段lacI操纵子序列编码表达lac 阻遏蛋白(lacI)，lac 阻遏蛋白可以作用于宿主染色体上T7 RNA 聚合酶前的lacUV5 启动子并抑制其表达，也作用于载体T7 lac 启动子，以阻断任何T7 RNA聚合酶导致的目的基因转录。
pLacI工转化也是同样的原理。
如果这还不够，更为严谨调控手段还有——在宿主菌中表达另一个可以结合并抑制T7 RNA 聚合酶的基因——T7溶菌酶基因，降低本底。
常用的带溶菌酶质粒有pLysS和pLysE，相容的ori都不会影响后继的表达质粒转化，前者表达的溶菌酶的水平要比后者低得多，对细胞生长影响小，而pLysE会明显降低宿主菌的生长水平，容易出现过度调节，增加蛋白表达的滞后时间，从而降低表达水平。
通过几种不同方法来巧妙调控T7聚合酶合成，T7启动子发展出了史上功能最强大，最丰富的表达系统。
真核：真核表达系统的研究进展自上世纪70年代基因工程技术诞生以来，基因表达技术已渗透到生命科学研究的各个领域。
并随着人类基因组计划实施的进行，在技术方法上得到了很大发展，时至今日已取得令人瞩目的成就。
在各种表达系统中，最早被采用进行研究的是原核表达系统，这也是目前掌握最为成熟的表达系统。
该项技术的主要方法是将已克隆入目的基因DNA片段的载体 (一般为质粒)转化细菌(通常选用的是大肠杆菌)，通过IPTG诱导并最终纯化获得所需的目的蛋白。
其优点在于能够在较短时间内获得基因表达产物，而且所需的成本相对比较低廉。
但与此同时原核表达系统还存在许多难以克服的缺点：如目的蛋白常以包涵体形式表达，导致产物纯化困难；而且原核表达系统翻译后加工修饰体系不完善，表达产物的生物活性较低。
因此，利用真核表达系统来表达目的蛋白越来越受到重视。
目前，基因工程研究中常用的真核表达系统有酵母表达系统、昆虫细胞表达系统和哺乳动物细胞表达系统。
1．酵母表达系统最早应用于基因工程的酵母是酿酒酵母后来人们又相继开发了裂殖酵母、克鲁维酸酵母、甲醇酵母等，其中，甲醇酵母表达系统是目前应用最广泛的酵母表达系统。
目前甲醇酵母主要有H Polymorpha，Candida Bodini，Pichia Pastris3种。
以Pichia Pastoris应用最多。
甲醇酵母的表达载体为整合型质粒，载体中含有与酵母染色体中同源的序列，因而比较容易整合入酵母染色体中。
大部分甲醇酵母的表达载体中都含有甲醇酵母醇氧化酶基因一1(A0x1)，在该基因的启动子(PAXOI)作用下，外源基因得以表达。
PAXOI是一个强启动子，在以葡萄糖或甘油为碳源时。
甲醇酵母中AOx1基因的表达受到抑制，而在以甲醇为唯一碳源时PAXOI可被诱导激活，因而外源基因可在其控制下表达,将目的基因多拷贝整合入酵母染色体后可以提高外源蛋白的表达水平及产量。
此外甲醇酵母的表达载体都为 E.coli／Pichia Pastoris的穿梭载体，其中含有E.coli复制起点和筛选标志，可在获得克隆后采用E.coli细胞大量扩增.目前，将质粒载体转入酵母菌的方法主要有原生质体转化法、电击法及氯化锂法等。
甲醇酵母一般先在含甘油的培养基中生长。
培养至高浓度。
再以甲醇为碳源。
诱导表达外源蛋白。
这样可以大大提高表达产量。
利用甲醇酵母表达外源性蛋白质其产量往往可达克级。
与酿酒酵母相比其翻译后的加工更接近哺乳动物细胞，不会发生超糖基化。
利用PAXOI表达外源蛋白时,一般需很长时间才能达到峰值水平，而甲醇是高毒性、高危险性化工产品。
使得实验操作过程中存在不小的危害性。
且不宜于食品等蛋白生产。
因此那些不需要甲醇诱导的启动子受到青睐包括GAP、FLD1、PEX8、YPTI等多种。
利用三磷酸甘油醛脱氢酶(GAP)启动子代替 PAXOI，不需要甲醇诱导。
培养过程中无需更换碳源，操作更为简便，可缩短外源蛋白到达峰值水平的时间。
酵母表达系统作为一种后起的外源蛋白表达系统，由于兼具原核以及真核表达系统的优点，正在基因工程领域中得到日益广泛的应用。
2．昆虫细胞表达系统杆状病毒表达系统是目前应用最广的昆虫细胞表达系统，该系统通常采用目宿银纹夜蛾杆状病毒(AcNPV)作为表达载体。
在AcNPV感染昆虫细胞的后期，核多角体基因可编码产生多角体蛋白，该蛋白包裹病毒颗粒可形成包涵体。
核多角体基因启动子具有极强的启动蛋白表达能力，故常被用来构建杆状病毒传递质粒。
克隆入外源基因的传递质粒与野生型 AcNPV共转染昆虫细胞后可发生同源重组，重组后多角体基因被破坏，因而在感染细胞中不能形成包涵体，利用这一特点可挑选出含重组杆状病毒的昆虫细胞但效率比较低，且载体构建时间长，一般需要4～6周。
此外，昆虫细胞不能表达带有完整N联聚糖的真核糖蛋白。
在病毒感染晚期，由于大量外源蛋白的表达引起昆虫细胞的裂解，胞质内的物质释放出来，与目的蛋白混在一起，从而使蛋白的纯化工作变得很困难，另外水解酶的释放会降解重组蛋白。
为了克服以上这些困难，科学工作者先后尝试用丝蛾肌动蛋白基因启动子或杆状病毒ie-1 基因启动子表达外源蛋白，但效果都不明显。
Farrel等介绍了一种新型的鳞翅目昆虫细胞表达系统，该系统主要包括3个调节外源蛋白表达序列：(1) Bombyx mori的肌动蛋白基因启动子；（2）Bombyx mori的核型多角体病毒(BmNPV)的立早基因ie-1(编码俄IE-1蛋白，该蛋白是种转录激活因子，可在体外激活肌动蛋白基因启动子)；(3) BmNPV的同源重复序列3(HR3)可作为肌动蛋白基因启动子的增强子。