新年新氣象！珀羅汀生物成功建立高通量全長(zhǎng)膜蛋白表達(dá)平臺(tái)，重磅推出“從核酸到蛋白"的膜蛋白整體化解決方案。

膜蛋白約占主要藥物靶點(diǎn)的50%。然而，由于跨膜結(jié)構(gòu)域具有高度疏水性，膜蛋白在表達(dá)和純化過(guò)程中不穩(wěn)定，易于聚集和沉淀。全長(zhǎng)膜蛋白的重組表達(dá)與純化的難題，制約了膜蛋白靶向藥物的開(kāi)發(fā)。

無(wú)細(xì)胞蛋白表達(dá)技術(shù)（Cell Free Protein Synthesis, CFPS）是一種無(wú)活細(xì)胞參與、高開(kāi)放性、高可控性的體外蛋白質(zhì)生物合成技術(shù)。

通過(guò)加入去垢劑或納米盤的方式，無(wú)細(xì)胞表達(dá)體系可以為膜蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域提供疏水環(huán)境，減少膜蛋白的錯(cuò)誤折疊，實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)跨膜蛋白可溶表達(dá)。CFPS所獲得的全長(zhǎng)跨膜蛋白穩(wěn)定性更高、更接近天然構(gòu)象。

圖1 CFPS表達(dá)全長(zhǎng)跨膜蛋白示意圖^[1]

案例展示：

不同去垢劑對(duì)各種膜蛋白的作用有所區(qū)別，因此在膜蛋白的分離與純化過(guò)程中需要有針對(duì)性地選用合適的、一定濃度的去垢劑。

首先，構(gòu)建目的基因融合GFP的線性化表達(dá)模板，在含不同種類、不同濃度去垢劑的無(wú)細(xì)胞體系中進(jìn)行表達(dá)測(cè)試，通過(guò)GFP熒光強(qiáng)度判定目的蛋白表達(dá)效果，快速優(yōu)選3種去垢劑條件。

依托珀羅汀生物攜手玄刃科技打造的高通量無(wú)細(xì)胞蛋白表達(dá)工作站，可以實(shí)現(xiàn)高通量、自動(dòng)化膜蛋白表達(dá)。在1 h內(nèi)完成數(shù)百個(gè)無(wú)細(xì)胞反應(yīng)體系自動(dòng)構(gòu)建，8 h內(nèi)完成數(shù)百個(gè)膜蛋白去垢劑條件篩選。

1. 膜蛋白全長(zhǎng)表達(dá)（包含跨膜結(jié)構(gòu)域），接近膜蛋白天然構(gòu)象，能夠解決膜蛋白構(gòu)象不穩(wěn)定、易于沉淀或聚集、難分離純化等難題，且所表達(dá)膜蛋白具有生物學(xué)活性。

2. 高自動(dòng)化水平。搭配高通量無(wú)細(xì)胞蛋白表達(dá)工作站，可以實(shí)現(xiàn)“從核酸到蛋白"的自動(dòng)化蛋白表達(dá)，無(wú)需人工操作，建立蛋白表達(dá)的“黑燈工廠"。

3. 高表達(dá)通量。搭配高通量無(wú)細(xì)胞蛋白表達(dá)工作站，一天內(nèi)可完成數(shù)百至數(shù)千個(gè)無(wú)細(xì)胞表達(dá)反應(yīng)，獲得成百上千個(gè)蛋白。

4. 無(wú)需膜蛋白提取等復(fù)雜操作。膜蛋白在上清中可溶表達(dá)，可以直接用于下游活性檢測(cè)，無(wú)需常規(guī)蛋白表達(dá)所需的細(xì)胞裂解、膜蛋白提取等復(fù)雜操作。

5. 反應(yīng)體系可以線性化放大，從50微升到升級(jí)別。

6. 可選納米盤（Nanodisc）體系。珀羅汀CFPS所獲得的膜蛋白，允許從去垢劑體系置換至Nanodisc體系，可直接用于ELISA等下游檢測(cè)。

未來(lái)，珀羅汀高通量膜蛋白表達(dá)平臺(tái)還將推出Nanodisc表達(dá)體系，使表達(dá)出的膜蛋白直接插入Nanodisc，獲得穩(wěn)定性更高的膜蛋白！

[1]Manzer ZA, Selivanovitch E, Ostwalt AR, Daniel S. Membrane protein synthesis: no cells required. Trends Biochem Sci. 2023 Jul;48(7):642-654.