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珀羅汀生物膜蛋白表達平臺取得新突破！
日前，珀羅汀生物通過在自主研發的無細胞蛋白表達（CFPS）系統中添加納米盤（Nanodisc），實現膜蛋白表達后高效率地直接組裝在納米盤中！
珀羅汀擁有全部自主知識產品！
預計此項技術將大大提升國內膜蛋白研究、研發的整體效率！
膜蛋白表達新選擇
膜蛋白在細胞的許多生命活動中發揮著重要作用，例如物質跨膜運輸、信號轉導。由于膜蛋白存在疏水性的跨膜結構域（TMD），重組膜蛋白表達往往存在表達量低、構象不穩定的難點。
無細胞蛋白表達（CFPS）是一種體外直接合成蛋白質的生物反應。該技術將細胞內合成蛋白所需要的RNA聚合酶、核糖體及轉錄翻譯輔助因子等分子機器提取出來，并輔以核苷酸、氨基酸、能量物質及基因模板，在沒有活細胞參與的體外合成蛋白質。
CFPS可控性、開放性高，可以在體系中直接添加去垢劑或納米盤，為膜蛋白提供類膜環境，從而實現全長膜蛋白可溶性表達。
圖1 無細胞體系表達膜蛋白[1]
無細胞表達偶聯納米盤組裝新突破
近日，珀羅汀生物在自研無細胞體系中加入Nanodisc，成功表達了某融合綠色熒光蛋白（GFP）的膜蛋白，并驗證了該膜蛋白成功組裝進納米盤。如圖2所示，該膜蛋白在無去垢劑與納米盤的CFPS體系中沉淀表達，而添加表面活性劑或納米盤后均可實現可溶表達，且添加納米盤時表達情況優于去垢劑組。
圖2 CFPS+Nanodisc表達情況
本實驗所用膜支架蛋白（MSP）帶有His純化標簽，而融合GFP的膜蛋白無His純化標簽。如圖3所示，經鎳珠親和純化后，膠圖有明顯目標膜蛋白條帶，表明通過MSP的His標簽純化到了目標膜蛋白，即目標膜蛋白成功組裝在納米盤中！
圖3 CFPS+Nanodisc組裝情況
膜蛋白的“搖籃"
納米盤（Nanodisc）是由膜支架蛋白（MSP）和磷脂分子組成的圓盤狀類膜結構，能夠為膜蛋白提供穩定、接近天然的膜環境。
圖4 Nanodisc結構示意圖[2]
Nanodisc體系的顯著優勢在于：
①Nanodisc能夠提供與天然細胞膜更接近的磷脂雙分子層環境，有利于膜蛋白形成正確的天然構象；
②Nanodisc更有利于維持膜蛋白構象穩定，有利于下游純化；
③組裝在Nanodisc中的膜蛋白更有利于下游研究，可直接進行ELISA檢測，可應用于結構生物學，適用于NMR、EPR等各種技術；
④通過靈活使用不同長度的膜支架蛋白，Nanodisc可以適應不同尺寸的膜蛋白。
無細胞體系允許膜蛋白表達與組裝進Nanodisc同時進行。珀羅汀生物通過在無細胞體系中直接加入Nanodisc，已實現表達出的膜蛋白直接組裝在納米盤中。與基于細胞系統的Nanodisc平臺相比，無細胞表達偶聯Nanodisc組裝的方案避免了在表達后用去垢劑溶解膜蛋白的額外流程，減少了對膜蛋白構象的影響，大大降低了膜蛋白純化難度。
從此，對于中國生命科學研究者而言，膜蛋白表達不再被卡脖子！
參考文獻
[1] Manzer ZA, Selivanovitch E, Ostwalt AR, Daniel S. Membrane protein synthesis: no cells required. Trends Biochem Sci. 2023 Jul;48(7):642-654. doi: 10.1016/j.tibs.2023.03.006. Epub 2023 Apr 20. PMID: 37087310.
[2] Gulezian E, Crivello C, Bednenko J, Zafra C, Zhang Y, Colussi P, Hussain S. Membrane protein production and formulation for drug discovery. Trends Pharmacol Sci. 2021 Aug;42(8):657-674. doi: 10.1016/j.tips.2021.05.006. PMID: 34270922.
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