基因重组由于不同DNA链的断裂和连接，DNA片段的交换和重组形成了一个新的DNA分子的过程。基因重组的目的是有效地表达目的基因的细胞，即产生蛋白质、肽等高产目的基因产物。
基因表达它是指在调节序列的作用下将结构基因转化为MRNA，在核糖体的帮助下转化为相应的基因产物-蛋白质，然后在受体细胞环境中显示相应的功能。从基因到功能的产物的整个转化、转化和所有处理都是基因表达的过程，它是在一系列酶和调节序列的共同作用下完成的。
目前关于蛋白质表达系统可分为两类：原核表达系统和真核表达系统。总的来说，原核表达系统和真核表达系统各有优缺点。由于宿主一般是大肠杆菌等原核生物，与真核表达系统相比，原核表达系统的构建和诱导表达相对简单，目的蛋白表达占总蛋白质含量的百分比一般高于真核表达系统。然而，由于原核表达系统不包含真核表达的翻译和修改，在表达真核蛋白时，表达的蛋白质可能无法正确折叠，从而降低甚至无活性。同时，原核诱导表达蛋白的速率比真核表达蛋白快。此外，原核表达环境缺乏真核翻译后的修改，容易形成包涵体，但这种形成可以通过优化诱导条件或更换溶解标签来降低包涵体的比例。
大肠杆菌结构简单，遗传背景清晰，基因表达调节机制明确。外源蛋白可以在大肠杆菌中获得高表达，便于大量生产具有生产或研究价值的天然蛋白质。它是一种适合宿主的外源基因结构/功能/表达调节。与其他宿主细胞不同，大肠杆菌有其独特的外源性基因表达机制，其基因表达是顺式DNA序列与反式蛋白调节因子相互作用的结果。基因表达水平不仅取决于DNA表达元件的合理设计，还取决于宿主细胞的类型。基因表达类型可分为组成型和诱导型。外源性基因的高表达，特别是当产物对细胞有毒时，应诱导表达。
基因转录机制
基因的开始转录是基因表达的关键步骤。转录的开始速度是基因表达的关键步骤。建立表达系统首先要考虑的是选择可调节的启动子和相关的调节序列。
保持MRNA的有效延伸、终止和稳定是外源基因高质量表达的关键。一方面，为了防止因转录而提前终止，另一方面，应该有一个正常的转录终止序列，一个盒子产生不必要的转录产品。MRNA的长度限制在一定范围内，从而提高外源基因表达的稳定性。核糖体在 mRNA 影响上部组合或移动的影响 P因子依赖，转录终止效率。核糖体的翻译和停顿对减弱转录也起着重要作用。不同的基因spacer，具体的表达机制也不同，对外源基因表达有影响。spacer长，两个基因翻译开始相互独立。Spacer序列的长度相当于从正常SD序列到起始密码的距离，并具有SD序列的特点，小亚基不离开MRNA，大亚基暂时离开。前基因终止密码子与后基因起始密码子部分重叠，核糖体两个亚基均不离开MRNA。在多顺反子MRNA中，乳糖操纵器、半乳糖苷酶等基因表达产物数量不同；半乳糖苷透性酶；半乳糖苷乙酰化酶约1: 0.5: 0.2
原核细胞表达外源基因的基本条件
1、原核表达载体：提供转录、翻译所需的调节元件，如启动子、转录终止子、核糖体结合位点等。
(1)理想原核表达载体的基本特征:
A、复制子可自主复制，松弛型，质粒复制数高，便于大量制备和表达质粒。
B、强启动子、强转录终止子，便于高水平转录，防止转录通读。
C、诱导性，特别是对细胞有毒蛋白质的高表达。
D、适当的核糖体结合点，提高翻译的起始效率和翻译水平。
E、多克隆位点有多个单一的酶切位点，酶切位点最好位于被检测到的表基因上，便于外源基因的插入和筛选。
F、分子量小，易于插入大型外源基因。
G、具有耐药性标志，有利于插入外源基因克隆的筛选。
H、安全，不污染环境，对人无害。
(2) 常用启动子:原核生物启动子分为诱导启动子和组成启动子。诱导启动子包括lac。、trp、λPR、λPL、T7噬菌体的启动子包括TAC等启动子。
2、外源性基因：必须不含内含子：
大肠杆菌中外源基因的表达
表达产物的可溶性分为可溶性表达和包涵体表达。在大肠杆菌中，当外源蛋白高水平表达时，很容易形成包涵体。
(一) 包涵体的原因
1、重组蛋白本身的特性 2、二硫键氧化还原环境差 3、蛋白质过渡表达的重组
4、宿主菌缺乏蛋白质折叠和运输所需的酶和辅助因素
5、重组蛋白表达处周围的化学条件不合适 6、宿主菌的生长状态
(二)增加可溶性表达的方法
1、融合表达(硫氧还蛋白融合表达)。 2、分泌表达：适当启动子－信号肽。
3、共同表达或融合外源基因和折叠酶基因或分子伴侣基因。（DsbA,
4、表示产品随机突变或定点突变(如转角氨基酸点突变)。5、改变生长条件：如降低培养温度，改变PH。6、选择不同的宿主菌(硫氧还原蛋白酶缺陷株)
原核表达存在问题
1. 表达产品翻译后无法有效修改和加工。
2. 形成包涵体：
表达产品需要变性、复性，恢复生物活性，可能导致二硫键错配，表达产品结构不均匀，活性降低或丧失。
3. 表示产品N端可能含有甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸。
