BioTechniques：無細胞表達究竟哪家強？

　　無細胞表達系統讓研究人員能夠快速生成蛋白質，從而受到人們的青睞。來自真核細胞的裂解物能夠對蛋白質進行翻譯后修飾，但不同翻譯系統的細微差別也會導致蛋白生產的變化。無細胞表達究竟哪家強？亞利桑那州立大學的研究人員近日在《BioTechniques》上發表了他們的比較結果。

　　在目前的無細胞蛋白合成而言，大腸桿菌仍然是首選。不過，由于對人類和哺乳動物蛋白及其翻譯后修飾的興趣日益增加，真核系統也逐漸受到人們的歡迎。此外，對于某些技術，如mRNA展示和核酸可編程的蛋白芯片（NAPPA），研究人員傾向于使用真核表達系統來研究蛋白質互作。

　　在這項研究中，研究人員比較了市場上三種常用的真核無細胞表達系統：麥胚提取物（WGE，Promega）、兔網織紅細胞裂解物（RRL，Promega）和HeLa細胞裂解物（HCL、賽默飛世爾）。

　　對于每個系統，研究人員定量了環狀質粒和線性DNA所產生的螢光素酶蛋白的量。這些DNA模板的5’非翻譯區（UTR）包含三種不同的翻譯增強元件，包括腦心肌炎病毒（EMCV）內部核糖體進入位點，以及來自煙草花葉病毒（TMV）和苜蓿花葉病毒（AMV）的兩個最小翻譯增強元件。而模板的3’端也帶有或不帶62個核苷酸的poly-A尾巴。

　　研究人員發現，質粒DNA產生的蛋白大約是線性DNA的500倍。對于模板上的元件，5’ UTR上的序列偏好對表達量有明顯的影響，相比之下，3’ poly-A尾巴就沒那么重要。他們認為，最有效的蛋白翻譯系統是HeLa細胞裂解物，配合含有EMCV內部核糖體進入位點的質粒。線性模板效率不高，可能是因為它在細胞裂解物中被降解。線性模板的環化可防止降解，并提高產量。

　　在一些應用中，人們必須使用特定的裂解物或DNA模板。為此，研究人員給出了一些建議。對于麥胚提取物，當5’ UTR中存在AMV或TMV時，質粒和線性DNA模板都能發揮最佳作用。對于HeLa細胞裂解物，情況則剛好相反，它表現出對EMCV的強烈偏好。此外，若3’端出現poly-A尾巴，則帶有EMCV的線性DNA模板的翻譯增加10倍。兔網織紅細胞裂解物對質粒5’ UTR的序列沒有明顯的偏好，但同樣偏愛線性模板中的AMV和TMV。

　　為了說明這個結果并非螢光素酶特有的，研究人員也檢驗了其他幾種人類蛋白，得出了相似的結論。作者在文中寫道，為了盡可能提高蛋白產量，他們建議使用HeLa細胞裂解物以及5’ UTR上攜帶EMCV內部核糖體進入位點的質粒。盡管這個系統的成本比較高，但所產生的蛋白量也是其他系統的20-50倍。這使其成為高通量蛋白表達分析的理想選擇。