無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成靈活易于獲取

科學(xué)家說他們已經(jīng)大大簡化了無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成(CFPS)的方法，這種技術(shù)可能成為醫(yī)學(xué)研究的基礎(chǔ)。CFPS提供了在幾小時內(nèi)在試管中生物合成蛋白質(zhì)的新能力，而不需要活細(xì)胞。根據(jù)Cal Poly，San Luis Obispo的團(tuán)隊，這種方法為追求高通量測試，生物傳感器構(gòu)建，代謝工程等的研究人員提供了對蛋白質(zhì)生產(chǎn)的新控制。

“這種生物技術(shù)利用試管中的遺傳密碼，直接進(jìn)入傳統(tǒng)上鎖定在細(xì)胞內(nèi)的生物機(jī)器，”生物化學(xué)教授Javin Oza博士說。“這使科學(xué)家和工程師能夠制造疫苗和治療性蛋白質(zhì)，并在實驗室或現(xiàn)場進(jìn)行診斷測試。在課堂上，CFPS允許學(xué)生以基于探究的方式了解遺傳密碼。“

盡管在過去二十年中CFPS作為一種有前景的技術(shù)的接受度已經(jīng)大大增加，但由于實施該技術(shù)的困難和費用，它仍然受到一些限制。

正如可視化實驗期刊所報道的那樣(“ 基于大腸桿菌的無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成：一種強(qiáng)大，靈活，可訪問的平臺技術(shù)的協(xié)議 ”)，由Oza和合作者Katherine Watts博士領(lǐng)導(dǎo)的小組開發(fā)了一種方法使CFPS廣泛可用。與其他CFPS系統(tǒng)相比，這項新技術(shù)的主要優(yōu)點是速度，成本效益以及更簡單的反應(yīng)設(shè)置，Oza指出，該出版物包括實施新程序的視頻指南。

“在過去的50年中，CFPS已成為利用試管內(nèi)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄和翻譯能力的強(qiáng)大技術(shù)。通過消除維持細(xì)胞活力的需要，并消除細(xì)胞屏障，CFPS已成為傳統(tǒng)上具有挑戰(zhàn)性的蛋白質(zhì)的生物制造中的新興應(yīng)用的基礎(chǔ)，以及代謝工程和功能基因組學(xué)的快速原型制作中的應(yīng)用。我們實施基于大腸桿菌的CFPS平臺的方法允許新用戶訪問許多這些應(yīng)用程序，“研究人員寫道。

“在這里，我們描述了通過使用富集培養(yǎng)基，帶擋板的燒瓶和可重復(fù)的可調(diào)諧超聲處理細(xì)胞裂解方法來制備提取物的方法。然后，該提取物可以用于蛋白質(zhì)表達(dá)，其能夠在從實驗裝置到數(shù)據(jù)分析的僅5小時內(nèi)產(chǎn)生900μg/ mL或更多的超級綠色熒光蛋白(sfGFP)，前提是已經(jīng)預(yù)先制備了適當(dāng)?shù)脑噭﹥?。獲得試劑的估計啟動成本為4,500美元，可以維持?jǐn)?shù)千次反應(yīng)，估計每微克蛋白質(zhì)產(chǎn)生0.021美元或每μL反應(yīng)0.019美元，“研究人員寫道。

“另外，蛋白質(zhì)表達(dá)方法反映了由于試劑預(yù)混物的優(yōu)化而在商業(yè)上可獲得的系統(tǒng)中看到的反應(yīng)設(shè)置的容易性，成本的一小部分。為了使用戶能夠利用CFPS平臺的靈活性來實現(xiàn)廣泛的應(yīng)用，我們已經(jīng)確定了平臺的各個方面，可以根據(jù)可用資源和所需的蛋白質(zhì)表達(dá)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。“

“該協(xié)議簡化并闡明了非專家實施無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的方法，”Oza說。“改進(jìn)對這些方法的訪問將有助于平臺及其廣泛的應(yīng)用程序的民主化。”

他繼續(xù)說，新技術(shù)只需要對新用戶進(jìn)行基本的實驗室培訓(xùn)，以便在實驗室中實施CFPS，從細(xì)胞生長和提取物制備到體外蛋白質(zhì)合成反應(yīng)本身。

“在我們的合作中，我們采用簡化的CFPS方法來合成和設(shè)計復(fù)雜的超級酶，這些酶傳統(tǒng)上難以表達(dá)，”Watts說，他也是Cal Poly生物化學(xué)教授。“CFPS的使用為設(shè)計這些超級酶提供了更快速的設(shè)計 - 構(gòu)建 - 測試周期。”

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