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新年新气象！珀罗汀生物成功建立高通量全长膜蛋白表达平台，重磅推出“从核酸到蛋白”的膜蛋白整体化解决方案。
膜蛋白约占主要药物靶点的50%。然而，由于跨膜结构域具有高度疏水性，膜蛋白在表达和纯化过程中不稳定，易于聚集和沉淀。全长膜蛋白的重组表达与纯化的难题，制约了膜蛋白靶向药物的开发。
（来源Ai图）
无细胞蛋白表达技术（Cell Free Protein Synthesis, CFPS）是一种无活细胞参与、高开放性、高可控性的体外蛋白质生物合成技术。
通过加入去垢剂或纳米盘的方式，无细胞表达体系可以为膜蛋白的跨膜结构域提供疏水环境，减少膜蛋白的错误折叠，实现全长跨膜蛋白可溶表达。CFPS所获得的全长跨膜蛋白稳定性更高、更接近天然构象。
图1 CFPS表达全长跨膜蛋白示意图[1]
珀罗汀生物基于自主知识产权的无细胞蛋白表达技术，已成功表达多种单次、四次、七次全长跨膜蛋白，表达成功率接近100%！
案例展示：
珀罗汀生物基于自主知识产权的无细胞表达体系，结合高通量无细胞蛋白表达工作站，现已成功建立商业化的高通量全长膜蛋白表达平台，推出“从核酸到蛋白”的膜蛋白整体化解决方案。
Step 1：去垢剂条件测试
不同去垢剂对各种膜蛋白的作用有所区别，因此在膜蛋白的分离与纯化过程中需要有针对性地选用合适的、一定浓度的去垢剂。
首先，构建目的基因融合GFP的线性化表达模板，在含不同种类、不同浓度去垢剂的无细胞体系中进行表达测试，通过GFP荧光强度判定目的蛋白表达效果，快速优选3种去垢剂条件。
依托珀罗汀生物携手玄刃科技打造的高通量无细胞蛋白表达工作站，可以实现高通量、自动化膜蛋白表达。在1 h内完成数百个无细胞反应体系自动构建，8 h内完成数百个膜蛋白去垢剂条件筛选。
Step 2：表达条件确定
在优选的3种去垢剂体系中，进一步筛选最适表达温度，获得一种最适表达条件。
Step 3：大量表达纯化
确定表达条件后，构建无细胞表达质粒（不含GFP），根据蛋白需求量不同，采用毫升级或百毫升级无细胞反应生产膜蛋白。通过亲和层析等纯化方式，可获得纯度~80%的全长跨膜蛋白。
核心优势
1. 膜蛋白全长表达（包含跨膜结构域），接近膜蛋白天然构象，能够解决膜蛋白构象不稳定、易于沉淀或聚集、难分离纯化等难题，且所表达膜蛋白具有生物学活性。
2. 高自动化水平。搭配高通量无细胞蛋白表达工作站，可以实现“从核酸到蛋白”的自动化蛋白表达，无需人工操作，建立蛋白表达的“黑灯工厂”。
3. 高表达通量。搭配高通量无细胞蛋白表达工作站，一天内可完成数百至数千个无细胞表达反应，获得成百上千个蛋白。
4. 无需膜蛋白提取等复杂操作。膜蛋白在上清中可溶表达，可以直接用于下游活性检测，无需常规蛋白表达所需的细胞裂解、膜蛋白提取等复杂操作。
5. 反应体系可以线性化放大，从50微升到升级别。
6. 可选纳米盘（Nanodisc）体系。珀罗汀CFPS所获得的膜蛋白，允许从去垢剂体系置换至Nanodisc体系，可直接用于ELISA等下游检测。
未来，珀罗汀高通量膜蛋白表达平台还将推出Nanodisc表达体系，使表达出的膜蛋白直接插入Nanodisc，获得稳定性更高的膜蛋白！
让天下没有难表达的蛋白！
参考文献：
[1]Manzer ZA, Selivanovitch E, Ostwalt AR, Daniel S. Membrane protein synthesis: no cells required. Trends Biochem Sci. 2023 Jul;48(7):642-654.
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