1964年有兩個人開創(chuàng)了體外蛋白表達的先河，這兩個人的名字大家必定不會陌生—馬太和尼倫伯格。因為他們的創(chuàng)新思維讓人類破譯了編碼氨基酸的64種翻譯密碼子。從此，體外蛋白表達開始為科學(xué)界所關(guān)注，不過彼時這個系統(tǒng)蛋白表達量低、持續(xù)時間短、穩(wěn)定性差，使其未能得到進一步發(fā)展。

       到80年代中期Spirin等對其進行優(yōu)化提高了蛋白合成產(chǎn)率之后，體外蛋白表達系統(tǒng)—無細胞表達系統(tǒng)，開始為生物工程領(lǐng)域所逐步重視，逐步發(fā)展出多種類型的無細胞表達體系。常用的有四種：大腸桿菌抽提物無細胞表達系統(tǒng)、酵母抽提物無細胞表達系統(tǒng)、小麥胚芽抽提物無細胞表達系統(tǒng)和兔網(wǎng)織紅細胞抽提物無細胞表達系統(tǒng)。

       利用細胞抽提物（比如大腸桿菌、酵母細胞、小麥胚芽、兔紅血球細胞等）提供RNA聚合酶、tRNA、核糖體、氨基酸、起始因子、延伸因子、終止因子等物質(zhì)，添加表達模板質(zhì)粒或PCR產(chǎn)物，并不斷提供反應(yīng)底物氨基酸、能量-ATP等物質(zhì)，同時通過透析等手段去除反應(yīng)副產(chǎn)物，在體外環(huán)境中進行蛋白的表達，這項技術(shù)稱為無細胞表達技術(shù)。

無細胞表達的幾大重磅級優(yōu)勢：

1. 無細胞表達系統(tǒng)最大優(yōu)勢是避開了細胞內(nèi)環(huán)境對細胞表達的影響，可以人為控制反應(yīng)條件和進程。金開瑞生物的無細胞表達系統(tǒng)可對系統(tǒng)進行各項優(yōu)化，如Tag優(yōu)化、M優(yōu)化、K優(yōu)化，以此得到最優(yōu)表達條件。

對yua3蛋白的Tag優(yōu)化               

對VACV I5蛋白的M優(yōu)化         

對TMEM65蛋白的K優(yōu)化                  

2. 大大縮短實驗周期。普通的表達過程需要2~3天，無細胞的表達過程則大大縮短到1~2小時，節(jié)省了不少時間成本，為那些著急畢業(yè)的實驗小伙伴解決了燃眉之急。

3. 對常規(guī)細胞內(nèi)表達難以表達的蛋白也可輕松解決，例如膜蛋白和毒性蛋白等。哺乳動物基因組的近三分之一由膜蛋白組成，其中約一半可以成為藥物靶標，研究這些靶標膜蛋白，開發(fā)潛在的生物靶向藥物，對疾病的致病機理及藥物開發(fā)具有重要意義。

七次跨膜蛋白ADRB2的表達              

毒性蛋白ExoU的表達                      

4.可以制備蛋白復(fù)合物，研究蛋白的相互作用。無細胞系統(tǒng)表達的蛋白可用于下游pull-down及凝膠遷移試驗，研究蛋白-蛋白及蛋白-核酸相互作用。

5.可在特定位點插入非天然氨基酸。在特定位點插入非天然氨基酸，對重組蛋白類藥物的研發(fā)具有重大意義。

非天然氨基酸引入原理              

6.可用于表達類顆粒病毒。這個表達產(chǎn)物既具有引起免疫響應(yīng)的能力，又不含遺傳物質(zhì)。所以無法復(fù)制，是一類理想的病毒類疫苗。

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