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利用大肠杆菌构建的异源表达系统在生化研究中有着广泛的应用。

但在表达的过程中，因为过错的蛋白质折叠会导致的被称为“包涵体”的聚集体的形成。

为了解决这个问题，人们已经研究了几种策略来克服这些限制：

1.降低培养温度和改变培养基组分来优化培养条件；

2.密码子优化；

3.与伴侣蛋白的共表达；

4.使用不同强度的启动子来控制蛋白质合成速度。

然而，这些方法也不一定能改善包涵体的问题。

因此，作者Yasuhisa Asano及其团队在《ACS OMEGA》上发表了题为“Rational Design of the Soluble Variant of L‑Pipecolic Acid Hydroxylase using the α‑Helix Rule and the Hydropathy Contradiction Rule”的文章，提出了一个新的改善可溶性表达的方法（图1）：亲水性矛盾法则和α-螺旋法则。

这两个法则基于共识设计想法—通过用在同一家族卵白质中高度落后｜后进的残基取代目的卵白的某些残基提高卵白质的功能：

（1）亲水性矛盾法则：

倘使靶蛋白的残基是亲水的，而共识蛋白的残基是疏水的，得分为负，倘使相反，得分为正。于是，分数通过它们与划一的氨基酸残基进行鉴别具有矛盾疏水性的残基。

（2）α-螺旋法则：

将存在于α-螺旋的亲水区的疏水氨基酸转化为亲水性氨基酸，或将疏水性地域中的亲水性氨基酸转化为疏水性氨基酸。

基于上述两种规则，作者对其蛋白XdPH（来自于Xenorhabdus doucetiae 的2-oxoglutarate-dependentL-pipecolic acid hydroxylase）进行了聚集性预测。并通过分数筛选出了19个为位点进行突变（表一）。

所有的突变结果中，野生型、V31E、V62D、C76Y和L142R变异体的可溶性部门的活性为1.4、2.53、2.51、7.36和20.5 mU/mg可溶性卵白。此中L142R的活性于WT提高了14.6倍。

作者继续以L142R为母本残剩位点进行双突变，得到双突变I28P/L142R活力为79.6 mU/mg，比WT活性提高了55.8倍。

该主意本质上是基于对同家族蛋白氨基酸的落后｜后进性解析，无需过于复杂的计算即可得到较好的可溶性改善。

计算试验前提有限的境况下，没关系为可溶性改善供给一个崭新的试验思绪。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.2c04247