當研究凋亡相關蛋白（如 caspase-3）或細菌du su（如白喉du su A 鏈）時，傳統細胞表達系統常因蛋白毒性導致宿主死亡。體外蛋白表達技術通過無細胞環境規避了這一限制：在兔網織紅細胞裂解物中添加目標基因 mRNA，4 小時內即可獲得功能性毒性蛋白，且產率高達 0.5 mg/mL。2021 年斯坦福團隊利用此技術成功表達出全長 63 kDa 的 Bax 蛋白，并證實其在線粒體膜穿孔中的構象變化。該方案不只避免了細胞毒性問題，還通過 實時熒光監測（如 FITC 標記）量化了蛋白折疊效率，為靶向凋亡通路的抗cancer藥物篩選提供了新工具。優化后的??原核體外蛋白表達??已廣泛應用于抗體篩選、酶工程等領域。大分子蛋白表達上調

B淋巴細胞抗原CD19是一種跨膜糖蛋白，為B細胞惡性zhong Liu生物標志物、CAR-T等療法理想靶點，包含單個跨膜螺旋（292-313）、天然信號肽（1-20）、胞外N端結構域（ECD）和胞內C端結構域（ICD）。其ECD有兩個通過二硫鍵連接的免疫球蛋白樣C2型結構域，ICD有多個無序區域。生產CD19，尤其是ECD對開發新的B細胞淋巴瘤Zhi liao方法十分重要。然而，ECD素來有“難表達”的特點，會導致表達滴度低、蛋白質錯誤折疊和聚集，阻礙了對細胞表面分子的詳細分子研究。在本應用中，我們利用eProteinDiscovery系統的可溶性標簽選擇功能和無細胞混合物，在24小時內篩選了192種表達條件，優化了可溶性CD19蛋白的生產（如圖1所示）。我們成功表達并純化了全長CD19、ECD和ICD。篩選完成后，在24小時內將適合條件進行放大，可生產微克級的蛋白質，從而實現了Zhi liao研究所需復雜蛋白質的提效生產。本應用為表達其他具有跨膜結構域、二硫鍵和高度無序區域的“難表達”蛋白質提供了參考。大分子蛋白表達水平CHO細胞重組蛋白表達??是生產抗體的常用技術。

根據模板設計，無細胞蛋白表達技術可分為線性模板和環狀模板表達。線性模板（如PCR產物）無需克隆，快速啟動表達，但穩定性差、產量較低，適用于Batch體系的快速篩選。環狀模板（如質粒DNA）通過克隆技術制備，穩定性高且產量提升，適合CECF體系的大規模生產（如抗體或抗原制備）。此外，結合T7/T3/SP6啟動子的偶聯轉錄/翻譯系統（如TNT系統）可直接以DNA為模板，簡化流程并提高效率。以上形式可根據需求組合使用，例如原核CECF系統+環狀模板用于工業化生產，或真核Batch系統+線性模板用于快速篩選。

傳統微生物發酵生產工業酶面臨周期長（>72 小時）且純化復雜的瓶頸。新一代連續流體外蛋白表達系統 通過耦合反應器實現高效合成：將大腸桿菌裂解物與纖維素酶基因模板泵入螺旋管，在 30℃ 恒溫條件下持續產出酶蛋白，每小時產量達 120 mg/L，較批次反應提高 8 倍。德國 BRAIN AG 公司利用此技術生產 耐熱木聚糖酶，直接添加至造紙漿料中降解半纖維素，使漂白劑用量減少 30%。該系統還支持 實時補料——補充消耗的氨基酸和能量物質可維持 48 小時穩定表達，單位酶成本降至 $2.5/g，逼近發酵法經濟閾值。科學家用細菌??進行蛋白表達??來生產胰島素。

無細胞蛋白表達技術的模板可以是線性DNA（如PCR產物）或環狀質粒，需包含啟動子（如T7/T3/SP6）和核糖體結合位點（RBS）以啟動轉錄翻譯。為提升效率，系統可能添加分子伴侶（如DnaK/GroEL）輔助蛋白折疊，或氧化還原劑（如谷胱甘肽）促進二硫鍵形成。部分高級系統（如PURE體系）使用純化重組元件替代粗提物，實現更高可控性，但成本較高。無細胞蛋白表達技術可靈活引入非天然氨基酸（nnAA），擴展了蛋白質的功能多樣性。例如，通過定制tRNA和氨酰-tRNA合成酶，無細胞蛋白表達技術系統能準確將熒光標記或交聯基團嵌入目標蛋白，用于結構生物學或藥物偶聯開發。更前沿的應用是人工生命體系的構建，如利用無細胞蛋白表達技術合成噬菌體或人工細胞雛形，結合微流控技術模擬細胞內代謝網絡，為合成生物學研究提供可控的簡化模型。添加 2 mM 鎂離子可使 ??大腸桿菌體外蛋白表達??產量提高 60%。大分子蛋白表達水平

大腸桿菌裂解物添加含T7啟動子的線性DNA后，裂解物中的??內源性RNA聚合酶??即可轉錄mRNA。大分子蛋白表達上調

從裂解物來源看，無細胞蛋白表達技術主要分為原核系統和真核系統。原核系統以大腸桿菌S30提取物為主，成本低、耐受性強，適合表達簡單蛋白或引入非天然氨基酸，但缺乏復雜翻譯后修飾能力。真核系統包括兔網織紅細胞裂解物（RRL）和麥胚提取物（WGE），前者適合哺乳動物蛋白的高效表達，后者對植物和病毒蛋白更優，且能處理長鏈RNA，但成本較高。此外，昆蟲細胞提取物系統近年也用于復雜蛋白的修飾研究。英國nuclera 高通量微流控蛋白表達篩選系統可助力支持無細胞蛋白表達技術，如想了解更多信息，歡迎咨詢官方代理商上海曼博生物！大分子蛋白表達上調