pCS載體系統(tǒng)是用于在大腸桿菌中低溫（通常15℃）高效表達重組蛋白的系統(tǒng)。該載體系統(tǒng)基于大腸桿菌冷休克基因cspA和部分lac操縱子，是pET和pBAD系統(tǒng)（兩者是在37℃表達）的補充。

溫度與重組蛋白質(zhì)的折疊有關(guān)，從而影響蛋白的溶解度和穩(wěn)定性。因此，許多在37℃下溶解度和穩(wěn)定性較差的蛋白，能在較低溫度下有所改善。當重組蛋白37°C誘導表達的pET或pBAD載體系統(tǒng)中表達困難時，pCS系統(tǒng)可能是一種非常有用的替代方法。

將目的基因置于pCS載體中cspA啟動子、lac操縱子（LacO）和cspA的5'UTR和短翻譯增強元件（TEE）的下游。

由于在37℃下5'UTR非常不穩(wěn)定，cspA啟動子在此溫度下的轉(zhuǎn)錄非常低效。但當將宿主菌轉(zhuǎn)移至15℃時，5'UTR會形成高度穩(wěn)定的二級結(jié)構(gòu)。TEE序列可以通過核糖體的捕獲來增強目的基因的翻譯起始。

該質(zhì)粒還攜帶有LacI天然啟動子和編碼序列，LacI蛋白作用于鄰近cspA啟動子的LacO序列以阻斷目的基因的轉(zhuǎn)錄。在不存在IPTG的情況下，這種抑制作用可以阻止下游基因的泄漏表達，而加入IPTG則會阻斷LacI的抑制作用。IPTG和低溫可以有效地誘導目的基因的表達。

關(guān)于該系統(tǒng)的更多信息，請參考以下文獻。

在37℃缺乏IPTG的情況下，pCS載體的大腸桿菌可以在生長培養(yǎng)基中穩(wěn)定存在。通過添加IPTG，去除LacI的抑制作用，并將溫度轉(zhuǎn)換到15℃來激活cspA啟動和穩(wěn)定cspA 5’-UTR的構(gòu)象，從而誘導目的基因的表達。當目的重組蛋白不能利用pET或者pBAD系統(tǒng)進行表達時，該系統(tǒng)可以作為替代選擇。一些37°C中不穩(wěn)定的蛋白或者冷穩(wěn)定蛋白也推薦使用該系統(tǒng)進行表達。

表達嚴謹：在不存在IPTG的情況下，pCS載體上的目的基因被強烈抑制；當加入IPTG和溫度降至15℃進行誘導時，目的基因高水平表達。

低溫表達：pCS載體系統(tǒng)允許在低溫下表達重組蛋白，這對于許多不能在其他細菌表達系統(tǒng)正常表達的蛋白來說是一個優(yōu)勢。

宿主要求：與需要特定重組蛋白表達宿主菌的pET或pBAD載體系統(tǒng)不同，pCS可在克隆宿主（通常是Stbl3）中產(chǎn)生重組蛋白。但是，因為BL21菌株能夠減少蛋白降解，所以通常作為蛋白表達的推薦宿主。

表達水平次于pET載體：基于pCS載體系統(tǒng)的重組蛋白水平低于pET載體系統(tǒng)。

cspA promoter: Promoter of the cold-shock gene cspA. It drives transcription of the gene of interest at 15°C.

LacO: Binding site for LacI. This element inhibits activity of the cspA promoter when LacI protein is present, preventing leaky expression of the gene of interest.

cspA 5’ UTR: 5’ untranslated region of the cspA gene, which destabilizes the mRNA at 37°C and becomes highly stable at 15°C.

TEE: Translation enhancing element. This sequence is preferentially bound by ribosomes initiating translation, so once bound to the TEE, ribosomes are rarely available to translate other mRNAs.

ORF: The open reading frame of your gene of interest is placed here.

cspA 3’ UTR: 3’ untranslated region of the cspA gene.

Ampicillin: Ampicillin resistance gene. It allows the plasmid to be maintained by ampicillin selection in E. coli.

pUC ori: pUC origin of replication. Plasmids carrying this origin exist in high copy numbers in E. coli.

LacI: The E. coli natural promoter and coding sequence for the lac repressor. Without IPTG present, the LacI protein represses transcription of the gene of interest from the cspA promoter due to the LacO site adjacent to the cspA promoter.