无细胞蛋白表达水平检测系统缺点有哪些？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2024-01-30 08:45 标签： 蛋白表达水平检测
2017-09-30 17:00
来源:
中国动物保健
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大肠杆菌表达系统原理
大肠杆菌表达系统是通过DNA重组技术，在大肠杆菌中高效表达编码病原微生物保护性抗原基因的一个表达系统。是目前重组蛋白表达的最常用系统，大肠杆菌表达系统研究的较早，具有背景清楚，操作简便，表达量高等诸多优点。表达水平相对于哺乳动物表达系统来说明显更高，但也有相对应的缺点，如大肠杆菌系统不能将表达蛋白分泌到胞外，二硫键的形成能力有限，不能实现蛋白表达复杂修饰（如糖基化修饰等）。
2
杆状病毒表达系统原理
昆虫杆状病毒表达载体系统是利用携带有外源目的基因的重组昆虫杆状病毒作载体在昆虫体内或昆虫培养细胞进行表达生产的一个重组蛋白生产系统。
由于该系统所需要的周期远比动物或植物系统短，可以利用昆虫个体或其培养细胞进行大规模的表达生产，生产的重组蛋白产量高,蛋白翻译后加工比细菌、酵母生产系统完善，而且由于昆虫杆状病毒具有限制性的宿主范围，只对特定种属的昆虫及其细胞进行感染，对人畜等脊椎动物没有感染能力，因此具有比在哺乳动物及其培养细胞生产系统更为安全等优点而成为目前最有效的真核表达系统之一。
各表达系统的优势和不足
大肠杆菌表达系统
优点
缺点
技术难点
操作简便，周期短，收益大，表达产物稳定。
1、易形成包涵体；2、蛋白缺少翻译后修饰；
1、如何实现大量可溶性蛋白的表达；2、如何实现蛋白的糖基化修饰。
杆状病毒表达系统
优点
缺点
技术难点
能进行蛋白翻译后糖基化修饰。
成本高、蛋白表达量低，难以形成种子批
1、提高蛋白表达量，降低生产成本。2、提高批间稳定性。
为何猪圆环病毒2型疫苗采用大肠杆菌表达系统？
猪圆环病毒2型全基因长为1766-1768 bp，为目前已知感染猪群的最小的病毒之一。圆环病毒表面只存在一种结构蛋白（cap蛋白），该蛋白不需要任何糖基化位点修饰，因此采用大肠杆菌表达系统和采用杆状病毒表达系统从根本而言没有任何差别。
此外，大肠杆菌表达系统具有操作简便、周期短，成本低等优点，所以在圆环病毒2型Cap蛋白表达时选择大肠杆菌表达系统更具有竞争力。
普莱柯猪圆环病毒2型基因工程亚单位疫苗为何采用大肠杆菌源表达系统？
普莱柯生物自2010 年上市国内首创全病毒猪圆环病毒2型灭活疫苗（SH株）之后，长期致力于更高品质圆环系列产品的研究与开发，即将上市的猪圆环病毒2型基因工程亚单位疫苗已突破了可溶性蛋白的表达、高纯度Cap蛋白提取、病毒样颗粒组装3项核心技术，成为国内首个真正意义上的纯病毒样颗粒猪圆环病毒2型疫苗。
综上所述
表达猪圆环病毒2型Cap蛋白
并组装成病毒样颗粒
大肠杆菌表达系统完全可以做得到！
来源：普莱柯生物
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合成生物学的发展为人们在生物系统中进行高效蛋白表达提供了新的途径。传统的蛋白表达方法通常依赖于细胞作为表达工厂，但这种方法受限于细胞内复杂的代谢调控和蛋白质折叠等问题。无细胞蛋白表达（CFPS）技术作为合成生物学领域的一项重要技术，它在高通量蛋白合成、难表达的蛋白合成、酶的定向改造和AI高通量蛋白筛选等方面具有广泛的应用。图1CFPS技术在合成生物学中的应用无细胞蛋白表达技术的应用场景1.高通量蛋白合成无细胞蛋白表达技术能够在短时间内合成大量蛋白质，从而满足高通量的需求。通过合理的设计和优化反应体系，可以实现多个目标蛋白的同时合成，提高工作效率和成本效益。此外，无细胞蛋白表达系统的高可控性和灵活性使得可以对反应体系进行精确调节，实现对蛋白合成过程的定制化控制。2.酶的定向改造酶的定向改造是合成生物学领域的重要研究内容之一。无细胞蛋白表达技术可以通过基因工程手段引入目标基因，实现对酶的定向改造。通过对酶的结构和功能进行调整，可以获得具有特定催化活性和稳定性的新型酶。这为工业生产中的酶催化过程提供了更多可能性。3.难表达蛋白合成某些蛋白质在传统细胞表达系统中往往难以高效表达。无细胞蛋白表达技术通过消除细胞内的代谢调控和蛋白质折叠等问题，为难表达蛋白的合成提供了新的选择。此外，无细胞蛋白表达系统的反应条件可根据需要进行优化，有助于提高难表达蛋白的表达效率。4.AI高通量蛋白筛选人工智能在无细胞蛋白表达技术中的应用越来越广泛。通过结合机器学习和大规模筛选实验，可以快速地识别出具有特定功能或性能的蛋白质。这种高通量蛋白筛选方法为新药研发、酶工程和材料科学等领域提供了高效的筛选平台。5.蛋白质工程无细胞蛋白表达技术在蛋白质工程领域中发挥着重要的作用。蛋白质工程旨在通过修改蛋白质的氨基酸序列，改变其结构和功能，以满足特定的需求。无细胞蛋白表达系统通过基因工程手段，可以引入具有特定功能的基因序列，进而合成经过设计的蛋白质。这种定制化的蛋白质合成方法为研究人员提供了更大的灵活性和控制力，使他们能够设计和构建具有特定功能和特性的蛋白质。随着合成生物学和无细胞蛋白表达技术的不断发展，人们对其未来的展望也越来越广泛。一方面，随着技术的进步，无细胞蛋白表达系统将变得更加高效、稳定和可控，为蛋白质的合成和定制提供更多的可能性。另一方面，与其他领域的交叉合作将会推动该技术的创新应用，如与人工智能、纳米技术和材料科学等的结合。这将促进无细胞蛋白表达技术在药物研发、工业生产和生物医学等领域的广泛应用。珀罗汀生物作为一家专业的无细胞蛋白表达生物技术公司，致力于从事多肽、重组蛋白、基因工程抗体、重组疫苗以及大分子蛋白药物的研究和开发，同时为广大生物医药企业和研究机构提供无细胞蛋白表达产品、蛋白原料试剂及定制化服务。公司位于苏州工业园区生物医药产业园，拥有国家高层次领军人才、海归博士等人才组成的专业技术团队，以自主研发、独具特色的无细胞蛋白表达技术平台为依托， 充分发挥无细胞蛋白表达技术的潜力，开发更为广泛的应用场景。公司联合创始人崔金辉博士，师从美国康奈尔大学生物环境与工程学院终身教授罗丹教授，实验室联合培养博士，中国农业科学院生物物理学博士。崔金辉博士毕业后曾先后在中国科学院微生物研究所及中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所从事科学研究工作，在DNA纳米材料制备、水凝胶材料开发与无细胞合成生物学面拥有丰富的研究经验，先后带领研发团队获得多项发明专利，完成国家级研究课题数项，在国际学术刊物发表SCI论文近二十篇。欢迎技术交流，了解更多www.cellfreeprotein.cn参考文献：Dudley QM, Karim AS, Jewett MC. Cell-free metabolic engineering: biomanufacturing beyond the cell. Biotechnol J. 2015;10(1):69-82. doi:10.1002/biot.201400330.Khambhati K, Bhattacharjee G, Gohil N, Braddick D, Kulkarni V, Singh V. Exploring the Potential of Cell-Free Protein Synthesis for Extending the Abilities of Biological Systems. Front Bioeng Biotechnol. 2019;7:248. Published 2019 Oct 11. doi:10.3389/fbioe.2019.00248 .Lee KH, Kim DM. Recent advances in development of cell-free protein synthesis systems for fast and efficient production of recombinant proteins. FEMS Microbiol Lett. 2018;365(17):10.1093/femsle/fny174. doi:10.1093/femsle/fny174 .Li J, Gu L, Aach J, Church GM. Improved cell-free RNA and protein synthesis system. PLoS One. 2014;9(9):e106232. Published 2014 Sep 2. doi:10.1371/journal.pone.0106232.Fessner WD. Systems Biocatalysis: Development and engineering of cell-free "artificial metabolisms" for preparative multi-enzymatic synthesis. N Biotechnol. 2015;32(6):658-664. doi:10.1016/j.nbt.2014.11.007.Chen JP, Gong JS, Su C, Li H, Xu ZH, Shi JS. Improving the soluble expression of difficult-to-express proteins in prokaryotic expression system via protein engineering and synthetic biology strategies [published online ahead of print, 2023 May 25]. Metab Eng. 2023;78:99-114. doi:10.1016/j.ymben.2023.05.007.Zawada JF, Yin G, Steiner AR, et al. Microscale to manufacturing scale-up of cell-free cytokine production--a new approach for shortening protein production development timelines. Biotechnol Bioeng. 2011;108(7):1570-1578. doi:10.1002/bit.23103.Chang L, Wu J, Moustafa N, Bashir AK, Yu K. AI-Driven Synthetic Biology for Non-Small Cell Lung Cancer Drug Effectiveness-Cost Analysis in Intelligent Assisted Medical Systems. IEEE J Biomed Health Inform. 2022;26(10):5055-5066. doi:10.1109/JBHI.2021.3133455.Madani A, Krause B, Greene ER, et al. Large language models generate functional protein sequences across diverse families [published online ahead of print, 2023 Jan 26]. Nat Biotechnol. 2023;10.1038/s41587-022-01618-2. doi:10.1038/s41587-022-01618-2.

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