无细胞膜蛋白表达与合成系统（eProtein Discovery）|Cell free system|膜蛋白

eProtein Discovery 是一种无细胞蛋白质合成（CFPS）系统，也被称为体外转录/翻译系统，可用于蛋白质的快速原型设计。

该系统结合数字微流控卡盒与定制试剂体系，可同时自动筛选多达 88 种膜蛋白表达条件，包括在 8 种无细胞表达条件下对最多 11 种膜蛋白的筛选，并可在 48 小时内完成从 DNA 到膜蛋白的筛选与放大生产。

一、引言

膜蛋白在细胞功能中具有重要作用，超过 60% 的 FDA 批准药物以膜蛋白为靶点。因此，如何高效获得功能完整的膜蛋白，是药物研发中的关键问题。

传统膜蛋白制备通常依赖去垢剂提取细胞膜，这一过程容易导致蛋白不稳定、错误折叠或活性丧失，同时增加后续纯化难度。

eProtein Discovery 系统通过整合无细胞蛋白质合成（CFPS）与自动化数字微流控筛选技术，避免了对去垢剂的依赖。通过引入纳米盘（模拟脂质双层环境），可在更接近天然环境的条件下表达膜蛋白，从而提升稳定性与活性。

该系统可在 24 小时内完成多条件筛选，并在 48 小时内获得可用于结构分析的膜蛋白。

二、实验数据

1. 纳米盘体系提升膜蛋白表达产量

通过对不同纳米盘组成进行筛选发现，相较于传统去垢剂方法，纳米盘体系可显著提升膜蛋白表达产量。

在实验中，MSP1D1 dH5-DMPG 组合表现出更高表达效率，产量相比对照提升约 5 倍。

2. 蛋白放大与浓缩

在筛选出最优条件后，对 MsbA 进行放大培养，可获得约 120 μg/mL 的纯化蛋白。

进一步浓缩后，蛋白浓度可达 1.8 mg/mL，且未出现明显聚集或沉淀。

3. 蛋白活性验证

通过 ATP 酶活性检测表明：

• 脂质A可促进其活性
• 钒酸盐可抑制其活性

说明表达的 MsbA 保持了功能完整性。

4. 冷冻电镜结构分析

冷冻电镜结果显示：

• MsbA 在纳米盘环境中保持正确折叠
• 呈现二聚体结构
• 与已知 ABC 转运蛋白结构一致

三、结论

eProtein Discovery 系统能够在 48 小时内完成膜蛋白的筛选与制备，并获得具有功能活性和正确结构的蛋白。

相比传统方法，该系统：

• 无需去垢剂提取
• 可减少蛋白不稳定性
• 提升表达效率
• 支持结构生物学分析

在膜蛋白研究及药物研发领域具有应用价值。

四、FAQ（常见问题）

Q1：无细胞蛋白表达系统适合哪些蛋白类型？

A：适用于难表达蛋白，如膜蛋白、GPCR、抗体片段等，尤其在传统表达体系难以获得目标蛋白时具有优势。

Q2：与细胞表达系统相比，无细胞系统的优势是什么？

A：

• 无需细胞培养周期
• 表达条件可快速优化
• 可避免细胞毒性影响
• 更适合高通量筛选

Q3：纳米盘在膜蛋白表达中起什么作用？

A：纳米盘模拟天然脂质双层环境，有助于维持膜蛋白的结构稳定性与功能活性。

Q4：48小时流程包含哪些步骤？

A：主要包括：

• DNA设计与构建
• 多条件表达筛选
• 最优条件放大表达

Q5：该系统是否适用于药物研发？

A：适用于靶点验证、结构分析、抗体筛选等环节，可用于加速药物研发流程。

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本文基于无细胞蛋白表达、无细胞蛋白合成等应用文献资料由其中国提供商上海曼博生物整理，用于科研信息分享。上海曼博生物可提供eProtein Discovery无细胞蛋白表达系统、无细胞蛋白合成系统及膜蛋白筛选制备相关解决方案与技术支持。