无细胞表达系统的发展及优势介绍

无细胞表达系统的发展及优势介绍

1964年有两个人开创了体外蛋白表达的先河，这两个人的名字大家必定不会陌生—马太和尼伦伯格。因为他们的创新思维让人类破译了编码氨基酸的64种翻译密码子。从此，体外蛋白表达开始为科学界所关注，不过彼时这个系统蛋白表达量低、持续时间短、稳定性差，使其未能得到进一步发展。

到80年代中期Spirin等对其进行优化提高了蛋白合成产率之后，体外蛋白表达系统—无细胞表达系统，开始为生物工程领域所逐步重视，逐步发展出多种类型的无细胞表达体系。常用的有四种：大肠杆菌抽提物无细胞表达系统、酵母抽提物无细胞表达系统、小麦胚芽抽提物无细胞表达系统和兔网织红细胞抽提物无细胞表达系统。

利用细胞抽提物（比如大肠杆菌、酵母细胞、小麦胚芽、兔红血球细胞等）提供RNA聚合酶、tRNA、核糖体、氨基酸、起始因子、延伸因子、终止因子等物质，添加表达模板质粒或PCR 产物，并不断提供反应底物氨基酸、能量-ATP等物质，同时通过透析等手段去除反应副产物，在体外环境中进行蛋白的表达，这项技术称为无细胞表达技术。

无细胞表达的几大重磅级优势：

1. 无细胞表达系统最大优势是避开了细胞内环境对细胞表达的影响，可以人为控制反应条件和进程。金开瑞生物的无细胞表达系统可对系统进行各项优化，如Tag优化、M优化、K 优化，以此得到最优表达条件。

对yua3蛋白的Tag优化

对VACV I5蛋白的M优化

对TMEM65蛋白的K优化

2.大大缩短实验周期。普通的表达过程需要2~3天，无细胞的表达过程则大大缩短到1~2小时，节省了不少时间成本，为那些着急毕业的实验小伙伴解决了燃眉之急。

3. 对常规细胞内表达难以表达的蛋白也可轻松解决，例如膜蛋白和毒性蛋白等。哺乳动物基因组的近三分之一由膜蛋白组成，其中约一半可以成为药物靶标，研究这些靶标膜蛋白，开发潜在的生物靶向药物，对疾病的致病机理及药物开发具有重要意义。

七次跨膜蛋白ADRB2的表达

毒性蛋白ExoU的表达

4.可以制备蛋白复合物，研究蛋白的相互作用。无细胞系统表达的蛋白可用于下游pull-down及凝胶迁移试验，研究蛋白-蛋白及蛋白-核酸相互作用。

5.可在特定位点插入非天然氨基酸。在特定位点插入非天然氨基酸，对重组蛋白类药物的研发具有重大意义。

非天然氨基酸引入原理

6.可用于表达类颗粒病毒。这个表达产物既具有引起免疫响应的能力，又不含遗传物质。所以无法复制，是一类理想的病毒类疫苗。