無細胞蛋白質合成系統

無細胞蛋白質合成系統（The cell-free protein synthesis system）是一種以外源mRNA或DNA為模板，在細胞抽提物的酶系中補充底物和能量來合成蛋白質的體外系統。與傳統的體內重組表達系統相比,體外無細胞合成系統具有多種優點。

基本介紹

• 中文名：無細胞蛋白質合成系統
• 外文名：The cell-free protein synthesis system
• 類別：一種以外源mRNA或DNA為模板
• 提出：20世紀60年代

定義

無細胞蛋白質合成系統（The cell-free protein synthesis system）是一種以外源mRNA或DNA為模板，在細胞抽提物的酶系中補充底物和能量來合成蛋白質的體外系統。與傳統的體內重組表達系統相比,體外無細胞合成系統具有多種優點,如可表達對細胞有毒害作用或含有非天然胺基酸(如D-胺基酸)的特殊蛋白質,能夠直接以PCR產物作為模板同時平行合成多種蛋白質,開展高通量藥物篩選和蛋白質組學的研究。

發展歷史

微生物學創始人巴斯德最早採用無細胞體系研究酵母酒精發酵中起作用的酶系問題。20世紀60年代生物學家採用大腸桿菌無細胞系統破解了生物蛋白質合成的遺傳密碼。到了20世紀80年代中期，前蘇聯學者Spirin等人通過在無細胞體系中連續流加能量和底物，從而大大的延長了反應時間和提高了蛋白質的合成產量。此後，無細胞蛋白質合成系統成了生物工程領域中的研究前沿和熱點之一，發展了多種原核和真核無細胞蛋白質合成系統，最常用的有原核的大腸桿菌無細胞系統，真核的麥胚抽提物和兔網織紅細胞裂解物系統，以及較少使用的酵母細胞抽提物、嗜熱性細菌抽提物、鼠L-細胞系統等等。

套用前景

在最近20多年中，對無細胞系統中的蛋白質合成的反應機制和調控、能量供應、遺傳模板穩定性、反應器設計和操作等方面進行了大量的研究。不僅能夠直接套用PCR產物作為模板合成蛋白質，而且在體外重組蛋白質生產、高通量蛋白質合成、功能蛋白質組研究和蛋白質體外定向進化等方面展示了良好的套用前景。