Language
Country/Area
No result found
毒性蛋白也能輕鬆生產？探索CFPS的超能力！
在生物學界，無細胞蛋白質合成（Cell-Free Protein Synthesis，簡稱CFPS）正在引起越來越多的關注。這種技術允許科學家們在無需活細胞的情況下生產蛋白質，其潛力正在被充分發掘。今天，我們將深入探討CFPS的工作原理、優勢、應用及其在未來的可能性。
CFPS的基本原理
無細胞蛋白質合成是利用細胞的生物機械在受控環境中合成蛋白質的過程，與傳統的活細胞蛋白質合成相比，CFPS不受細胞膜和生存狀態的限制。
CFPS 結合了各種生化組件，如細胞提取物、能量來源、氨基酸供應、以及攜帶期望基因的 DNA。
這些成分取自目標細胞，通過破壞細胞結構和離心過程獲得必要的細胞機制，包括核糖體、氨基酰-tRNA合成酶及其它轉譯相關因子。
CFPS的優勢
CFPS的優勢顯而易見，首先是時間效率。製備細胞提取物的過程通常僅需1至2天，而活細胞的蛋白質表達可能需要1至2周。此外，CFPS的開放反應環境使得化學條件的直接操控成為可能，可以輕易調整濃度和取樣。
CFPS的另一大優勢是能夠生產有毒的蛋白質，這在活細胞中則相對困難。
這一點尤其重要，因為某些期望的蛋白質在合成過程中會對細胞造成毒性，而CFPS則無需擔心這一問題。
CFPS的應用
CFPS在許多領域都有潛在的應用，包括合成不自然氨基酸的蛋白質結構，這一步對於合成生物學尤為關鍵。
透過CFPS，我們可以探索合成生物學的邊界，包括蛋白質進化、納米機器以及疫苗和藥物療法的病毒樣顆粒合成。
限制與挑戰
儘管CFPS有許多優勢，卻也面臨挑戰，尤其是DNA的降解問題。在細胞提取物中，內源性核酸酶可能會攻擊矩形表達模板（LETs），這使得LETs相比於質粒更脆弱。
研究者正努力通過使用抑制核酸酶的蛋白，如噬菌體λ gam蛋白，來提高LETs的產量，並使其類似於質粒的產量。
無細胞系統的類型
當今常用的無細胞提取物來自不同的來源，如大腸桿菌、兔子紅血球、小麥胚芽等等。每種提取物都有其獨特的優勢和缺點，其中大腸桿菌提取物因其經濟和高產量而受到青睞。
CFPS的歷史
無細胞蛋白質合成技術已經有超過60年的歷史。早在1961年，馬歇爾•尼倫貝格和海因里希•J•馬塔伊就在國立衛生研究院進行了第一個編碼子測定，並首次展示了CFPS的潛力。他們利用CFPS翻譯了一段多尿嘧啶RNA序列，發現合成的多肽只包含苯丙氨酸，從而推斷出UUU編碼苯丙氨酸。
隨著科技的不斷進步，無細胞蛋白質合成的技術和應用會更加廣泛，並為各種生物醫療和高科技行業提供可能的解決方案。然而，隨著領域的擴展，我們不禁要思考，未來CFPS是否能在生命科學中開創全新的篇章，成為解決人類健康問題的一把鑰匙？
