无细胞蛋白质合成系统的研究进展

无细胞蛋白质合成系统是一种以外源mRNA或DNA为模板 ,通过在细胞抽提物的酶系中补充底物和能源物质来合成蛋白质的体外系统 .与传统的体内重组表达系统相比 ,体外无细胞合成系统具有多种优点 ,如可表达对细胞有毒害作用或含有非天然氨基酸 (如D 氨基酸 )的特殊蛋白质 ,能够直接以PCR产物作为模板同时平行合成多种蛋白质 ,开展高通量药物筛选和蛋白质组学的研究等 .本文综述了无细胞蛋白质合成系统的发展历史、系统中合成蛋白质所需的能量供应、遗传模板的稳定性和微型无细胞生物反应器等多方面的研究 ,并探讨了无细胞蛋白质合成系统中存在的难点、研究方向和广泛的应用前景     

无细胞蛋白质合成系统的研究进展及应用前景

无细胞蛋白质合成系统是现代迅速发展的蛋白质表达系统,以细胞抽提物中酶和蛋白质因子等作为基本反应体系,添加外源模板、底物以及能源物质等维持体系运作,最终在体外合成目标蛋白质。无细胞蛋白质合成系统突破了细胞的生理限制,能够灵活地进行蛋白质合成,极大地提高了蛋白质的产量,不仅可以作为研究转录和翻译的研究工具,而且可以实现蛋白质的高通量表达,在诸多领域带来了突破性的进展。现主要针对无细胞蛋白质合成系统的能量供给、蛋白质的稳定性和折叠修饰以及应用进行综述,以期推动对该技术的理解和应用。     

无细胞合成生物学：革新生物医药产业的新策略

无细胞合成生物系统,能够在体外完成生命转录翻译过程,因体系灵活开放、便于控制、表达周期短、高耐受性等特点,可表达细胞系统难以表达的蛋白质。随着无细胞生物传感和体系冻干技术的不断发展,其在医药健康领域的应用不断拓展。本文综述了无细胞合成生物学在按需生物医药合成和便携式医疗检测等医药健康领域的研究进展,该体系的进一步发展有潜力实现更复杂后修饰蛋白质药物的合成、可丰富无细胞生物传感器类型并提高其灵敏性。无细胞合成生物学作为新兴工程策略,未来必将更好地应用于高通量医药蛋白质筛选、新型病原体的检测等医药健康领域。     

无细胞体系非天然蛋白质合成研究进展

无细胞非天然蛋白质合成作为蛋白质研究的新兴手段,已成功用于表征蛋白质分子间、蛋白质与核酸分子间相互作用等基础科学研究及医药蛋白、蛋白质材料等工业生产领域。无细胞非天然蛋白质合成系统不需维持细胞的生长,无细胞膜阻碍,可依据研究目的添加基因元件或化学物质从而增强工程设计和过程调控的自由性;也可赋予蛋白质新的特性、结构及功能,如可实现蛋白翻译后修饰、反应手柄引入、生物物理探针及多聚蛋白质合成等。文中系统地综述了目前应用于无细胞蛋白质合成系统中的非天然氨基酸嵌入方法,包括全局抑制及基于正交翻译体系的终止密码子抑制、移码抑制、有义密码子再分配和非天然碱基等方法的研究进展,及非天然氨基酸在蛋白质修饰、生物物理探针、酶工程、蛋白质材料以及医药蛋白质生产等领域的应用进展,并分析了该体系的发展前景及广泛工业化应用的机遇与挑战。     

BYL无细胞系统对植物RNA病毒翻译复制机制的研究进展

无细胞翻译系统是高效表达重组蛋白质的体外分子研究系统,BYL是一种通过密度梯度离心法脱去液泡的烟草BY-2裂解液无细胞系统。BYL系统可支持外源m RNA以及多种植物RNA病毒的蛋白质表达,由于BYL系统中保留植物RNA病毒复制所需的胞内膜结构,所以该系统可支持RNA病毒核酸负义链、正义链和亚基因RNA的合成。综述了BYL系统应用于植物RNA病毒翻译和复制等机理以及RNA干扰机制方面的研究进展,并对其研究前景进行展望,旨在便于更多的研究者系统了解BYL无细胞系统,将其更广泛地应用于其他RNA病毒的翻译复制机制研究中。     

无细胞蛋白表达系统新进展及在生物制药工程中的应用

无细胞蛋白表达体系是一种以细胞抽提物为基础的体外合成蛋白质表达技术,具有遗传背景简单、反应操控简便等特点,已成为研究生物反应系统的重要技术手段。在研究人员的不断努力下,反应体系从原核扩展到真核蛋白质合成体系,而且目标蛋白表达量从毫克级提高到数克级每升,成本不断降低,反应规模可达到百公升级。近年来,无细胞蛋白表达系统在复杂蛋白、毒性蛋白和膜蛋白表达方面的优势逐渐体现,展示了其在生物制药领域的重要应用潜力。总之,无细胞技术已经成为异源蛋白质高效合成和生物制药领域中有巨大潜力的新策略。     

无细胞蛋白质芯片的制备及其应用

蛋白质芯片是生物技术和功能蛋白组学的关键技术之一. 传统的生产蛋白的方 法周期长且费用高. 无细胞蛋白质合成系统和蛋白芯片的结合, 避免了基因的克隆、 蛋白的表达、纯化和保存等繁琐过程, 使整个无细胞蛋白芯片的制备过程快捷、迅速 和高效. 本文详细综述了无细胞蛋白质合成系统及其分类、无细胞表达系统在制备蛋 白质芯片方面的研究进展, 并探讨了无细胞蛋白质芯片在蛋白组学研究中的最新应用.     

体外翻译系统在分子生物学研究中的应用

体外翻译系统又称无细胞蛋白质合成系统,是分子生物学中一种常规的表达系统,该系统可用于蛋白质快速分析鉴定,基因转录和翻译的调控机理的研究以及分子间的相互作用的研究,如蛋白质和蛋白质的相互作用,蛋白质与DNA的相互作用,蛋白质与RNA的相互作用等。     

无细胞蛋白表达系统新进展及在生物制药工程中的应用

无细胞蛋白表达系统作为体外合成蛋白表达技术的一种,其基础是细胞抽提物。具备反应操控简便和遗传背景简单等诸多优点。经过大量研究人员的努力,无细胞蛋白表达系统取得新进展,具有较大潜力,可应用于生物制药工程。现就无细胞蛋白表达系统发展进程进行分析,总结该系统在生物制药工程中的应用。     

无细胞蛋白质合成系统

无细胞蛋白质合成系统相比传统的细胞表达系统有许多优点,包括表达周期短、反应条件容易控制等。该文介绍了无细胞蛋白质合成系统的技术进展及表达控制,并综述了这一系统的应用发展。     

单蛋白合成系统研究进展

任何一个蛋白质合成系统的最终目标都是表达所需要的蛋白质(目的蛋白质)而不产生其他的细胞蛋白质。目前,只有两种方法可以成功的表达目的蛋白质:体外无细胞蛋白质合成系统和体内单蛋白生产(SPP)系统。综述现今不同的单蛋白生产系统,讨论他们的应用、优点和缺点。     

高山被孢霉ω-3脂肪酸脱饱和酶基因在麦胚无细胞蛋白质合成系统中的表达

无细胞蛋白质合成系统具有快速、方便等特点,能表达对活细胞具有一定毒性的膜蛋白和抗菌肽,近年来被广泛应用。以来自产油丝状真菌高山被孢霉多不饱和脂肪酸合成途径中的关键膜结合酶——ω-3脂肪酸脱饱和酶为研究对象,构建了适宜体外表达ω-3脂肪酸脱饱和酶的表达载体p IVEX WG1.4-FADS15,并利用麦胚无细胞蛋白质合成系统实现了对该基因的高效表达。同时,通过在麦胚无细胞蛋白质合成过程中添加脂质体的方法,将所表达的膜蛋白正确定位至脂质体磷脂双分子层,以便目标蛋白质的正确折叠。研究结果显示,在此实验条件下目标蛋白质的表达量达1.8 mg/m L,经碘海醇密度梯度超速离心纯化后,该蛋白质的纯度可以达到90%以上。研究结果为后续对该酶进行催化特性研究和蛋白质晶体结构解析奠定了基础。     

人造细胞内蛋白质合成的研究进展

无细胞蛋白质合成(cell-free protein synthesis,CFPS)是一种在体外快速合成目标蛋白质的方法,通过构建含有CFPS系统的人造细胞,能够实现蛋白质的高通量表达和功能性膜蛋白的体外重构.本文详细综述了4种CFPS系统(包括大肠杆菌裂解液、兔网织红细胞裂解液、小麦胚芽提取物、酵母提取物)的适用范围和优缺点,总结了基于CFPS系统构建的人造细胞体系内蛋白质合成的研究现状,以及该领域面临的挑战及未来的发展方向.     

多肽固相合成的研究进展

多肽固相化学合成法是蛋白质研究领域非常重要的研究方法之一,主要可以分为Boc方法和Fmoc方法,在生物药物、蛋白质工程、免疫学等研究中得到了广泛的应用。该文论述了多肽固相合成法的原理,比较了两种典型合成方法的优缺点,介绍了适用于该方法的多肽种类,提出了多肽合成过程中存在的问题与解决策略,最后展望了多肽合成法的应用前景,以供相关领域的研究人员参考。     

枯草芽孢杆菌在系统与合成生物技术中研究进展及工业应用

枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis是微生物生理生化机理研究的模式菌株,也是工业应用生产小分子化合物、大宗化学品、工业酶、药物及保健品等生物制剂的良好底盘细胞。近些年,研究枯草芽孢杆菌的合成生物技术和代谢工程方法日新月异,为利用其作为底盘细胞生产目标产品提供了良好的工具和理论参考。文中综述了利用枯草芽孢杆菌为细胞工厂,在代谢改造中通过调节全局调控因子,基因组精简及优化,多位点、多维调控,自身生物传感动态调控,膜蛋白工程等方法,系统调控优化菌株;在蛋白质试剂生产改造中,通过优化基因启动子、蛋白质信号肽、菌株自身蛋白质分泌元件,构建无化学诱导剂表达系统等方法,优化生产菌株。另外,文中对未来进一步针对优化枯草芽孢杆菌进行工业生产中需要注意和重点关注的问题、方向进行展望。     

无细胞系统的基因表达与蛋白质合成

无细胞翻译——利用细胞提取液在体外合成蛋白质,已是国外分子生物学实验室的一项常规技术,但在国内此项技术的利用却几乎是空白.对体外无细胞系统的特性、功能、优缺点及其进展等进行了全面的介绍,以期使国内学者了解和利用这一方便而有效的表达系统,进行应用生物化学与分子生物学的实验研究.     

非常规酵母的分子遗传学及合成生物学研究进展

先进的合成生物学技术与传统的分子遗传学技术的结合更有助于实现酵母底盘细胞的快速改造和优化。酵母合成生物学研究最早开始于常规酵母——酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),近些年来又迅速扩展至一些非常规酵母,包括巴斯德毕赤酵母(Pichiapastoris)、解脂耶氏酵母(Yarrowialipolytica)、乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)和多形汉逊酵母(Hansenula polymorpha)等。借助合成生物学技术与工具,目前科学家们已经成功开发出了能够高效生产生物材料、生物燃料、生物基化学品、蛋白质制剂、食品添加剂和药物等工业产品的重组非常规酵母工程菌株。本文系统总结了合成生物学工具(主要是基因组编辑工具)、合成生物学组件(主要是启动子和终止子)和相关分子遗传学方法在上述非常规酵母系统(底盘细胞)中的最新研究进展和应用情况,并讨论了其他合成生物学技术在这些非常规酵母表达系统中的潜在适用性和应用前景。这为研究人员利用合成生物学方法在这一新型非模式微生物底盘细胞中设计和构建各种高附加值工业产品的异源合成模块并最终实现目标化合物的高效生物合成提供了科学的理论指导。     

系统遗传学与生物技术-细胞分子生物系统的分析与合成

生物系统的科学与工程是整合系统论、实验、计算和工程方法的交叉学科研究与应用.系统生物学、系统医学,建立在系统科学和数学模型基础上,采用分子、组学生物技术和计算、生物信息技术,以及基因合成与转基因生物技术等研究生物系统原理和规律.系统遗传学与系统生物技术是研究天然与人工生物系统的基因系统与蛋白质系统构成细胞的软件信息与硬件运行系统的机理与方法.合成生物学、系统生物工程也是建立在系统科学和数学模型基础上,应用于生物系统原理设计虚拟计算机信息软件和仿生人工机器硬件、人造工程生物体和基因信息系统等.     

抗体药物表达技术最新进展

生物技术药物是21世纪医药工业发展的中坚力量,其中单克隆抗体类药物是生物技术药物的典型代表,是恶性肿瘤、自身免疫病等领域全球销售额最高的药品种类。在抗体药物发展的几十年里,随着基因工程、蛋白质工程等领域的发展,抗体生产的宿主细胞建立、表达、纯化等各阶段的技术均不断取得突破,文中综述和讨论了抗体药物生产所采用的真核哺乳动物细胞表达系统、原核大肠杆菌表达系统、转基因动物反应器、无细胞蛋白质合成系统以及相关的关键技术进展。     

高速泳动族蛋白与肿瘤

近年来,在肿瘤的研究中高速泳动族蛋白(high mobility group proteins,HMG)的作用受到广泛关注。HMG蛋白质的主要功能有：参与基因转录调控,与细胞转化和一些肿瘤的发生有关。根据HMG蛋白质的特性建立了一种全新的基因转移系统,这种基因转移系统在肿瘤分子生物学的研究中有很好的应用前景。