无细胞蛋白表达技术是一种在活体细胞外重建蛋白质合成机制的体外表达技术。该技术利用含有转录与翻译所需全部分子机器（如 RNA 聚合酶、核糖体、tRNA、各类酶及辅因子）的细胞提取物，补充外源添加的氨基酸、核苷酸和能量再生系统，构建一种可调控的生化反应体系。向该体系引入编码目的蛋白的DNA或mRNA模板后，体系可在数小时内自主完成从转录到翻译的完整流程，直接生成目标蛋白质。
该技术省去了细胞培养及转染环节，具有周期短、操作灵活、可表达毒性蛋白等特性，且易于引入非天然氨基酸，在高通量筛选、药物开发及合成生物学研究中应用广泛。无细胞蛋白表达系统可满足科研人员对蛋白快速高效高难度体外重组表达的需求，适用于毒性蛋白、膜蛋白以及含有非天然氨基酸的工程化蛋白等类型。
卡梅德科技已搭建了完备的无细胞蛋白表达平台，涵盖大肠杆菌提取物系统、小麦胚芽提取物系统与兔网织红细胞系统等，可灵活满足不同复杂程度蛋白的表达需求。搭配我们设计优化的高表达线性模板与环状质粒（可搭载 T7、SP6 等高效启动子及优化后的 UTR 序列），可为客户提供从微升级筛选到升级级生产的全流程服务。
步骤 | 服务内容 | 周期 |
表达载体构建 | * 密码子优化，基因合成（或基因模板扩增） * 将目的基因亚克隆至含T7/SP6等强启动子的无细胞表达载体 * 拼接序列验证：测序 * 交付：构建正确的重组表达质粒、菌株及测序原始报告 | 1-2周 |
无细胞反应体系建立与表达 | * 高活性细胞提取物（大肠杆菌/小麦胚芽/兔网织红细胞）制备与质检 * 优化反应缓冲体系配制（能量再生系统、氨基酸、辅因子等） * 将验证模板与反应体系混合，在最佳温度下进行体外合成孵育 | 1-2周 |
产物检测与初步分析 | * 表达产物取样：进行SDS-PAGE电泳初步检测 * 使用Western Blot 进行特异性确认 * 可选：活性/功能性快速检测（如荧光强度、酶活测定） | 1-2周 |
蛋白质纯化与质控 | * 基于亲和标签（如His-Tag、GST等）进行层析纯化 * 纯度鉴定：SDS-PAGE纯度分析 * 浓度测定与最终产品分装 | 1-2周 |
无细胞蛋白表达系统有着其独特的技术优势，可以在各种类型的应用场景中展现出传统表达方式无法超越的应用价值。该体系省去了细胞增殖与稳态维持的繁琐流程，直接调控蛋白合成，高效突破了传统胞内表达技术的蛋白制备瓶颈，并可以显著提高难表达蛋白的表达速度与进程。
从蛋白表达成功率与适配蛋白品类的双重维度来看，无细胞表达体系与传统细胞表达体系能够构建起高效完备的互补模式。对于GPCR、离子通道蛋白等膜蛋白、毒性蛋白、易被蛋白酶水解的蛋白及需引入非天然氨基酸改造的工程蛋白，无细胞表达体系均可呈现更优的应用效果。该体系可有效规避细胞活性、跨膜转运、蛋白毒性等相关因素对宿主细胞产生的不良作用，同时通过直接添加去垢剂、脂质体等辅助分子，为膜蛋白高效合成构建适配的疏水环境。
蛋白类型 | 无细胞蛋白表达系统 | 其他蛋白表达系统 | 无细胞系统的核心优势 |
跨膜蛋白 | 成功率较高 | 成功率低，易聚集、失活或造成细胞毒性 | 直接提供去垢剂/脂质，在合成同时包裹蛋白，形成天然样构象；无跨膜转运障碍。 |
毒性蛋白 | 成功率较高 | 易导致宿主细胞死亡 | 反应体系无生命，不受蛋白毒性影响。 |
含有非天然氨基酸的蛋白 | 成功率较高 | 需要复杂的工程菌株 | 反应体系开放，可直接加入修饰过的氨基酸tRNA，实现精准插入。 |
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