無需活細胞的蛋白合成新技術

　　來自美國能源部橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory）的研究人員研發出了一種無需細胞培養，人工合成蛋白質的新系統，這一研究成果公布在12月22日的Small雜志上。

　　這個生物反應器采用的是一種混合液，其中包含有大腸桿菌細胞提取物，一種綠色熒光蛋白DNA編碼基因，以及必需的代謝物。與一般的活細胞體系不同，這種新蛋白合成機器利用由硅制成的長蛇形通道，上面整合有一種能結合“反應器”和“供給器”通道材料的膜。

　　“利用這種工程膜可以很方便的實現代謝物、能源和抑制物之間的交換，”作者寫道。

（并聯反應器和供給器通道(頂部)、工程膜扇的單孔(左邊)，以及指示代謝物跨膜交換的圖片 (右邊) ）

　　研究人員將這種雙通道生物反應器的蛋白合成與離心管中進行參照混合反應，以及單通道生物反應器進行了比較。在離心管中進行的參照混合反應就是簡單的在搖床上進行溫浴，直到它停止生成蛋白，這樣最后會產生325 μg/ml蛋白濃度的混合液。

　　單通道生物反應器中的蛋白產量則大約能提高24%。而最新的這一新技術利用工程膜，最終產生的蛋白濃度為2 mg/ml。

　　“通過這種方法，我們可以更快的生產更多的蛋白質，用于定點生產，”文章作者Scott Retterer說，“由于這一系統無需活體細胞，因此會減少生成蛋白所需的設施，并且也能在任何時候，任何地方，如果你需要生成蛋白就可以獲得，這也不需要在運輸和儲存過程中保持蛋白冷凍冷藏了。”

　　此外，在體外人工構建能合成蛋白的核糖體，一直是合成生物學領域的研究熱點，在此之前，人們也嘗試了多種合成途徑，但結果都不理想。2015年，西北大學的Michael C. Jewett和哈佛大學醫學院的George M. Church領導研究團隊，在天然酶的幫助下，模擬了細胞內的核糖體生成途徑，獲得了有功能的人造核糖體。

　　這項研究可以幫助人們進一步理解核糖體的形成和功能，開發更有效靶標核糖體裝配的抗生素，設計具有特殊功能的新型核糖體，甚至構建人造細胞。