质粒101：可诱导启动子

启动子控制RNA聚合酶和转录因子的结合。自启动子区域驱动目标基因的转录，因此决定基因表达的时间，并在很大程度上决定将产生的重组蛋白的数量。许多常见的启动子，如CMV、EF1A和SV40启动子，总是活跃的，因此被称为组成型启动子. 其他人只有在特定情况下才积极参与。在这篇文章中，我们将讨论诱导启动子，可从关到在…上陈述，以及在研究中如何使用这些。当你看完这篇文章后，请查看我们的后续文章可抑制启动子．

诱导启动子是如何调控的?

可诱导启动子可由阳性或阴性对照调节。

正诱导

在OFF状态下，启动子是不活动的，因为激活蛋白不能结合。诱导剂与激活蛋白结合后，激活蛋白可以与启动子结合，启动启动启动子并启动转录。

负诱导

在OFF状态下，启动子是不活动的，因为结合抑制蛋白积极防止转录。一旦诱导剂与阻遏蛋白结合，阻遏蛋白就从DNA中移除。当抑制蛋白缺失时，转录被打开。

可诱导启动子的类型

化学试剂、温度和光线都是可以诱导启动子产生的因素。下面，你会发现这三种类型的诱导启动子的简短描述，以及每种类型的例子。许多这样的启动子系统可以在Addgene!

化学诱导启动子

化学调控启动子是最常见的诱导启动子之一。阳性诱导四环素(开关基因)该系统是为原核生物和真核生物开发的通用工具，通过直接激活工作。在这个系统中活化剂rtTA(反向四环素控制的转激活子)通常是不活跃的，不能结合启动子中的四环素响应元件(TRE)。四环素及其衍生物作为诱导剂允许启动子激活。

最常用的原核启动子之一是负诱导pLac启动子。这种促进剂需要去除lac阻遏子(lacI蛋白)的转录被激活。在乳糖或乳糖类似物IPTG存在时，乳糖阻遏物经历构象变化，从启动子内的lacO位点上移除，并停止对靶基因的抑制。在许多细菌表达载体中都发现了简化的紫胶诱导系统。

负诱导启动子pBad是另一种常用的原核启动子，常用于细菌蛋白的纯化。当阿拉伯糖缺失时，调控蛋白AraC结合pBad上游的O和I1位点，阻断转录。阿拉伯糖的加入导致AraC结合I1和I2位点，允许转录开始。除阿拉伯糖外，cAMP与cAMP激活蛋白(CAP)复合物也能刺激AraC与I1和I2位点结合。在细胞生长培养基中添加葡萄糖可以减少cAMP，抑制pBad，减少启动子的渗漏。

其他化学诱导启动子的例子包括阳性诱导子酒精和类固醇植物研究中常用的调控启动子。

温度诱导启动子

温度敏感的表达系统通常比化学诱导的启动子泄漏更少；它们在正常温度下表现出接近零的表达，但可由热或冷暴露诱导。示例包括热休克诱导的Hsp70或Hsp90衍生启动子，其中选择的基因仅在短暂热休克后表达。在Hsp70的情况下，热休克释放热休克因子1（HSF-1），该因子随后与启动子中的热休克元件结合，从而激活转录。Addgene储户已开发出热休克诱导型Cre和Cas9在物种中进行简单的基因组工程，如秀丽隐杆线虫和果蝇．

光诱导启动子

光是激活基因表达的另一种方式，合成生物学中使用的双组分系统利用光来调节转录。红火质粒pDawn包含蓝光感应蛋白YFI。当光线缺失时，YFI磷酸化FixJ，FixJ与FixK2启动子结合以诱导噬菌体阻遏子cI的转录。阻遏子cI抑制噬菌体启动子pR的转录，阻止报告基因的表达。当光线存在时，YFI不活跃，阻止阻遏子cI合成允许报告基因转录。Addgene也有黄色火焰灯调节双组分系统由Tabor实验室设计

哪种诱导启动子适合我?

这里列出了一些在选择诱导启动子时需要考虑的重要变量。

实验系统

由于转录机制在不同的细胞类型或生物体之间是不同的，启动子也同样是可变的。细菌启动子只在原核细胞中起作用，而且通常只在它们起源的相同或密切相关的物种中起作用。类似地，各种真核细胞类型(哺乳动物、酵母、植物等)需要独特的启动子，并且很少有交叉。感应机制也必须与你的实验系统兼容。

漏泄

如果你正在表达一个可能有毒的基因，重要的是你的诱导启动子不能太渗漏。对于可诱导的原核启动子，已知pLac有轻微的渗漏，而pBad可能是一个更好的选择，因为它的表达可以被葡萄糖抑制。温度诱导促进剂也以其低泄漏而闻名。

可诱导性水平

你想诱导多少目标基因的转录？可诱导启动子的强度可能会有很大差异。如果你想要高诱导率，Tet-On系统可能是一个不错的选择，因为有文献证明激活时诱导转录>1000倍。

滞后时间

诱导给定启动子所需的时间各不相同。启动子只需要加入外部诱导剂，如Tet系统，就可以非常迅速地被激活。相反，需要阻遏物/诱导剂转录的启动子系统由于需要转录/翻译所需的时间，会有更高的滞后时间。

非常感谢Nicole Zurcher，她为本文的写作做出了贡献。

Addgene博客的额外资源:188博金宝官网

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资源在Addgene.org上:

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• 四环素（Tet）对Addgene基因表达系统的影响
• creo -lox指南和质粒