Language
Country/Area
No result found
如何利用無細胞系統實現不可能的氨基酸標記？這是科學界的隱藏寶藏！
在科學界，無細胞系統被視為一種重要的工程工具，被廣泛應用於研究細胞內的生物反應，而無需涉及完整的細胞系統。這種方法的好處在於，它能夠降低在全細胞環境下進行操作時，所面臨的複雜互動和挑戰。
無細胞系統為科學家提供了一種控制反應的簡化環境，從而能夠精確研究生物反應的各個方面。
無細胞系統可以分為兩大類型：基於細胞提取的系統和基於純化酶的系統。前者是將整個細胞內的成分提取出來以供外部使用，而後者則使用已知參與某一過程的純化成分。基於細胞提取的系統容易遇到成分在宿主外快速降解的問題，這在一些研究中得到了證實。
例如，Kitaoka等人的研究表明，使用大腸桿菌 (E. coli) 的細胞提取物建立的無細胞翻譯系統中，mRNA模板快速降解，導致蛋白質合成停止。
這一現象凸顯了無細胞系統在準備過程中的技術挑戰。自從諾貝爾獎得主艾杜華德·布許納首次使用酵母提取物來實現無細胞系統以來，科學家們已經發現了包括大腸桿菌、小麥胚芽和兔赤血球等其他替代來源。這些系統的準備過程各不相同，通常涉及將細胞內部組分提取出來，然後進行進一步的清理和純化。
使用這些系統的主要優勢之一是，無細胞系統通常能在沒有生物質合成或副產品生成的情況下達到非常高的產品產量。
與傳統的微生物發酵相比，無細胞合成生物途徑的生物轉化系統可能更具成本效益。這些系統的工業應用前景廣泛，不僅因為它們在反應速率上通常比微生物系統更快，還因為它們能更好地耐受有毒化合物。在這樣的系統中，酶的混合物能在高溫、低pH或有機溶劑的存在下運作，這是微生物無法做到的。
無細胞系統中的蛋白質合成也是一個引人注目的領域。科學家們能隨時控制和訪問它們，這一特性使得該系統在新藥開發和疫苗製作中展現出巨大潛力。例如，Nirenberg和Matthaei的實驗利用細胞提取系統將標記的氨基酸鋪入合成的蛋白質中，開創了新的研究路徑。
這一探索不僅展現了無細胞系統的功能潛力，還說明了它可以促進合成融合蛋白質，進而應用於B細胞淋巴瘤的疫苗開發。
此外，無細胞系統還能夠實現氨基酸的非天然插入。Shimizu等人的研究表明，通過省略RF1釋放因子，有可能將終止密碼子轉換為意義密碼子，這使得在特定環境下標記氨基酸成為可能。在一些情況下，細胞內的氨基酸代謝會妨礙氨基酸的特異性標記，此時無細胞系統便成為理想的工具。
例如，Kigawa等成功地在無細胞系統中實現氨基酸的標記，這使得該系統在多維NMR光譜研究中顯得尤為有用。
無細胞系統的潛力，特別是在氨基酸標記方面，無疑揭示了科學界的一個隱藏寶藏。這種系統不僅能簡化許多生物化學過程，還能在不同條件下提供全新的解決方案。隨著技術的進步，我們能否真正解鎖無細胞系統的所有潛力，進而開創全新的研究和應用領域呢？
