工程细胞生物学是生物技术和合成生物学中逐渐兴起的热点领域。它被称为无细胞蛋白质合成(cell-free protein synthesis,CFPS),有可能为制造化学品、药物和生物材料提供可持续方法。一直以来,无细胞系统中都缺少能够产生糖基化蛋白质,而糖基化对于许多重要的生物过程至关重要,因此理解和控制这种机制对于疾病治疗和预防来说十分关键。
美国康奈尔大学和西北大学研究人员合作首次开发了一种弥补这一空白的新方法。他们利用了CFPS的最新进展,同时在简化“一锅法”反应中添加了关键的糖基化成分。然后可以通过简单的加水将所选的蛋白质冷冻干燥并重新激活以用于特异性位点合成。相关研究成果发表在2018年7月12日《自然-通讯》期刊。
该团队由优化的实验室菌株大肠杆菌来构建CLM24来制备细胞提取物,该菌株可选择性地富含关键的糖基化成分。得到的提取物可实现“一锅法”反应方案,该团队称其为无细胞糖蛋白合成(CFGpS)平台。由于大肠杆菌自身缺乏糖基化机制,因此研究人员将其作为空白底板,自下而上工程化构建任何所需的糖基化系统。只需要添加合成目标蛋白的DNA指令就能在CFGpS中制造出来
该方法使得研究人员可以用一个试管而不是一个大型生物反应器来制造产品,这为个性化的生物制造模式打开了大门,每个患者都可以根据自己的生理情况获得独特的蛋白质药物。
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