在大腸桿菌蛋白表達實驗中,我們經常會遇到蛋白表達不出來、表達出的蛋白沒有活性、蛋白表達過程中容易形成包涵體等情況,還要分析出現這些情況的原因。1、目的蛋白不適合在大腸桿菌中表達。包括稀有密碼子、mRNA結構、跨膜區等;2、表達條件需要進一步優化。比如溫度、分子伴侶、適合的表達宿主等;3、采用哪種溫和復性條件可以提高蛋白活性,減少包涵體的形成等等。

除此之外,幾乎每出一點差錯就需要重新開始實驗,表達載體的構建、感受態細胞的轉化、陽性*的鑒定、培養基的配制、小量誘導摸條件、大量誘導、離心富集細胞、超聲裂解細胞、親和富集與純化。又需要額外花費一周、幾周甚至半年的時間,時間成本高到讓人心煩不已。

現在有一個新技術，Biotechrabbit無細胞體外蛋白表達系統——合成生物學的福音

無細胞蛋白合成系統（cell-free protein synthesis system），也叫做體外（in vitro）蛋白表達系統，本系統中包含轉錄、翻譯的全部元件，如T7 RNA聚合酶、核糖體，折疊元件等，加上核酸模板（DNA或者mRNA），無需活細胞即可以進行蛋白合成。

無細胞蛋白合成系統（cell-free protein synthesis system），也叫做體外（in vitro）蛋白表達系統，本系統中包含轉錄、翻譯的全部元件，如T7 RNA聚合酶、核糖體，折疊元件等，加上核酸模板（DNA或者mRNA），無需活細胞即可以進行蛋白合成（圖1）。

圖1：體外蛋白表達原理圖。

一、無細胞蛋白合成系統優勢：

1. 特異性好：只有目標蛋白才會被合成，合成產物無需進行復雜的純化步驟。

2. 不含核酸酶和蛋白酶。

3. 省時間，操作簡單：

? ·無需細胞的轉化，培養和誘導；

? ·適用于質粒和PCR擴增合成的線狀DNA模板；

4. 克服蛋白毒性：即使對宿主細胞有毒性的蛋白也可以順利合成。

5. 系統靈活性：

? ·可對合成系統進行個性化調整：自行添加chaperones，去垢劑，修飾酶等其他添加物；

? ·可實現高通量的模板和合成條件的篩選，大大節省時間和精力。

圖2：體外和體內蛋白合成方法的實驗流程比較。

Biotechrabbit產品技術亮點：

來自德國的生產商Biotechrabbit所提供的快速蛋白表達系統（Rapid translation system, RTS），在傳統的體外蛋白合成方法基礎上進行了升級，通過以下兩個關鍵技術大大改善了體外蛋白合成的效率：

1. 無細胞持續交換系統（Continuous Exchange Cell-Free, CECF）

通過持續補充蛋白合成所需的底物和能量，并不斷吸收對蛋白合成反應有抑制作用的副產物，來延長合成反應的持續時間。

圖3：CECF技術原理圖。

2. 特殊的能量供給方法High yield (HY) biochemistry：

配合優化的緩沖液配方，以糖酵解的方式為持續長時間的合成反應提供穩定足夠的能量。

圖4：不同方法的體外蛋白合成系統得率對比。紅色線為傳統產品，藍色和綠色線分別為Biotech的CECF技術和CECF加HY技術的產品。

RTS產品：

目前為止，Biotechrabbit所提供的RTS有三種不同宿主細胞來源的產品，分別是大腸桿菌E. Coli，昆蟲細胞和麥芽細胞。常用的E. Coli來源試劑盒以凍干粉形式提供，易于儲存和運輸。不同大小規格可滿足科研用戶和工業用戶的不同產量需求：

1. RTS E. coli 100 HY

? BR1400101, 24 rxn

? BR1400102, 96 rxn

? 高通量形式助你快速篩選最合適的質粒和*表達系統，適合環狀和線狀DAN模板。

2. RTS 500 E. Coli ProteoMaster HY

? BR1400201, 5 rxn, 1ml, 6mg

? 中等規模反應，適合環狀DAN模板。

3. RTS 9000 E. coli HY

? BR1400301, 1 rxn, 10ml, 50mg

? 中等規模反應，適合環狀DAN模板。

4. 除此以外，還有二硫化蛋白合成試劑盒RTS E. coli Disulfide kits

? BR1400401, 24 rxn, 50µl

? BR1400501, 5 rxn, 1 ml

? 適合需要表達具有空間結構的蛋白質

上海起發代理Biotechrabbit的全線產品，包括無細胞蛋白表達產品，凍干粉形式的PCR/qPCR mix。