自1970年开始分子生物学和蛋白组学进入了飞速发展阶段，多种外源基因在细胞中表达越来越常见。其中，以大肠杆菌为主的原核表达系统具有易于操作、较快的繁殖速度、较低成本、较高产量、较好的胞内产物稳定性、产出可靠以及应用范围大等优点，是最先进行研发的外源基因表达系统，也拥有了非常广阔的应用，也获得了极大的科研成就和经济价值[1]。
大肠杆菌作为革兰氏阴性菌，因为其具有驯养简单、生长繁殖速度快以及不容易染杂菌等特点而成为原核表达系统中优先考虑的菌株。表达系统中最重要的元件就是表达载体，表达载体应具有表达量高、稳定性好,适用范围广等多种优点，表达载体主要包括启动子、表达阅读框、终止子、复制起点和抗性筛选标记等重要组成成分[2]。
聚合酶链式反应(PCR)是分子生物学领域最重要的研究工具之一。在PCR技术中，DNA聚合酶起着关键性作用[3-4]。PCR反应扩增DNA是在高温条件下进行的，因此要一种热稳定的酶。TaqDNA聚合酶(Taq酶)是从嗜热杆菌分离纯化得到的热稳定性DNA聚合酶，是PCR反应中最常用的一种DNA聚合酶。Taq酶的克隆、表达和纯化已经得到广泛研究。但是如何去除酶携带的DNA是纯化Taq酶的一大难点。
1.Taq酶的外源表达
1.1大肠杆菌的感受态制备
大肠杆菌感受态细胞的制备和转换，是动物基因工程中最基本的实验技术，目前，最主要的感受态制备的方法是用钙离子法，该操作的原理是由Ca2 破坏大肠杆菌细胞壁上的脂质阵列，并且与膜上的多聚羟基丁酸化合物、多聚无机磷酸形成复合物以有利于外缘DNA的渗入[5]。
1.2质粒的选择与转化
近十几年来的科学研究表明，在科研和工业生产上被广泛应用的大肠杆菌表达载体主要有pET系列、 pGT系列、pGE系列和 pQE系列等 ,在这几个系列中被大量投入应用的表达载体是pET.此系统是有效的转染进入大肠杆菌的表达载体，并表现出良好的表达产出量。
质粒转化中常用的方法有：冻融法、三亲交配法、热转化法和电转化法。在实际应用中需要根据所采取的菌系和质粒的种类选取最优的方法[6]。
1.3外源蛋白的表达
外源基因是整个改造过程最关键的因素,因为其决定了大肠杆菌本身的基因序列是否得到目的产物原核基因，并且在大肠杆菌的转录翻译过程中是否有效进行表达。而真核基因属于断裂基因,其基因组 DNA中的基因区别于原核基因,是不连续的,其中含有内含子序列,转录出的前体 mRNA不能被大肠杆菌自身进行剪切，同时也不能自行脱落 ，进而形成有表达能力的mRNA序列，不能完成正常的蛋白翻译功能，因此无法在大肠杆菌表达系统中直接进行表达。大肠杆菌不能识别真核基因转录和翻译元件, 所以必须提供大肠杆菌识别的转录及翻译元件 ,以保证真核基因的表达。真核基因的前导肽不能被大肠杆菌的蛋白表达系统所识别 ,因此在诱导表达真核的目的蛋白时应切去其自身含有的前导肽序列,有时还要将其换成原核生物的信号肽序列。此外 ,很多蛋白质表达的前体是没有活性的，需要通过翻译时多种修饰加工才可以成为真正有活性的功能蛋白，因此我们在设计外源目的基因序列时要从活性蛋白质的有效编码序列开始[7]。
大肠杆菌工程菌中蛋白表达形式主要有三种：胞外分泌,胞内表达及周质空间表达。第一种情况胞外分泌即目的蛋白通过跨膜运输被分泌到培养基中,因为其为革兰氏阴性菌，细胞壁较厚，此种情况比较少；第二种情况是蛋白在胞内表达时容易盘曲折叠形成没有活性的包涵体[8]；第三种蛋白在周质空间表达有利于蛋白质的正确折叠从而拥有活性。有研究表明,活性目的蛋白的产率取决于以下几点：目的蛋白合成的速度，目的蛋白折叠的速度及目的蛋白聚集的速度。目的蛋白的表达速度过高,新生肽链的聚集速度一旦超过目的蛋白的折叠速度时就会形成包涵体。因此要提高重组蛋白的可溶性表达就需要降低新生蛋白的合成速率[9]。最直接的方法是降低诱导剂的浓度，降低诱导表达速度；其次可以尝试改变培养条件，如降低培养温度延长培养时间；或加入蛋白质表达添加剂，通过外界因素辅助蛋白质的折叠。
1.4表达宿主
大肠杆菌作为外源基因的表达宿主对目的蛋白表达活性和表达产量都会产生很大的影响。每个宿主细胞都可以被看成一个生产车间，按照菌体细胞原有的程序完成一系列生产活动，所以突然增加的外源蛋白会一定程度上增加菌体本身的负荷，一些目的蛋白在某种情况下还会对大肠杆菌菌体有毒害作用。在目的蛋白表达时应该对工程菌的发酵状态保持持续关注。
