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蛋白質(zhì)是藥物靶點的主要來源，其中，膜蛋白約占主要藥物靶點的50%。
膜蛋白的生物合成可以分為四個過程[1]：
①Targeting：新合成的蛋白質(zhì)運送到膜上特定位置；
②Insertion：跨膜結構域 (TMD) 以適當?shù)耐負浣Y構插入膜；
③Folding: 在膜中進行額外的折疊；
④Assembly：與其他元件組裝。
由于表達量低、構象不穩(wěn)定、難分離純化等問題，重組膜蛋白表達成為膜蛋白靶向藥物開發(fā)的瓶頸。有報道稱，病毒樣顆粒 (VLP)以及無細胞蛋白表達（CFPS）正逐漸成為表達功能性膜蛋白的可行方法[2]。
今天小編就為大家介紹這兩種膜蛋白表達的技術平臺。
圖1 膜蛋白生物合成過程示意圖[1]
VLP平臺
VLP即病毒樣顆粒（Virus Like Particle），它來源于病毒的外層衣殼蛋白，是一種或多種衣殼蛋白自動組裝形成的納米級的微粒，沒有核酸。目前廣泛應用于疫苗開發(fā)。
VLP平臺表達膜蛋白
用病毒衣殼蛋白質(zhì)粒與目標膜蛋白質(zhì)粒共轉染細胞，病毒衣殼蛋白自組裝形成VLP，隨后VLP通過出芽從細胞中分泌表達，獲得包裹細胞膜的VLP，膜蛋白展示在VLP表面[3]。
圖2 VLP展示膜蛋白示意圖
優(yōu)點
1.通過目標膜蛋白完整展示在VLP表面，能夠保證膜蛋白的完整天然構象，適用于免疫和抗體篩選檢測的全長跨膜蛋白；
2.由于VLP的存在，VLP平臺表達的膜蛋白擁有更高的免疫原性[4]。
缺點
1. VLP仍然受到細胞內(nèi)表達膜蛋白的局限。
2. VLP出芽無法特異性地捕獲目標膜蛋白，因此所獲得的產(chǎn)品為混合物，純度低，不能用SDS-PAGE測定目標膜蛋白純度。
周期
VLP膜蛋白表達與常規(guī)蛋白表達相似，包含載體構建、載體轉染、菌株篩選、蛋白表達等流程，表達服務周期一般在6-8周。
CFPS
無細胞蛋白表達（CFPS）是將細胞內(nèi)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(zhì)及基因模板而在沒有活細胞參與的體外直接合成蛋白質(zhì)的生物反應。
圖3 無細胞蛋白表達示意圖[5]
CFPS表達膜蛋白
傳統(tǒng)細胞表達系統(tǒng)在生產(chǎn)膜蛋白方面存在諸多限制，如毒性、膜蛋白功能折疊空間有限以及運輸和膜插入機制效率低下[6]。而CFPS系統(tǒng)沒有細胞毒性限制、開放性高，可以添加去垢劑、輔助折疊的分子伴侶，實現(xiàn)膜蛋白在上清中可溶表達，且表達成功概率非常高。膜蛋白表達是CFPS的優(yōu)勢應用場景之一。
優(yōu)點
1. 能夠?qū)崿F(xiàn)膜蛋白在上清中可溶表達，保證膜蛋白的穩(wěn)定性。
2. 可以進行下游純化，雜蛋白較少，純度可達80%。
周期
無細胞系統(tǒng)表達膜蛋白表達無需傳統(tǒng)蛋白表達的載體轉染、菌株篩選等流程，也無需去垢劑溶膜，可直接構建不同反應體系篩選表達條件。在獲得滿足CFPS系統(tǒng)要求的模板DNA后，僅需1-3天即可表達膜蛋白，再經(jīng)過1-10天即可獲得純化的膜蛋白。
珀羅汀無細胞蛋白表達
珀羅汀生物于2017年在蘇州工業(yè)園區(qū)成立，是一家專業(yè)的無細胞蛋白表達生物技術公司。目前珀羅汀已開發(fā)出可表達膜蛋白的無細胞蛋白表達試劑盒，同時依托無細胞平臺承接膜蛋白表達服務，推出“云上膜蛋白"活動，不表達不收費！
詳細鏈接：云上膜蛋白——蛋白表達定制服務，不表達不要錢
珀羅汀生物基于無細胞蛋白表達系統(tǒng)的膜蛋白表達案例：
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