酶是一种生物体产生的催化剂,在合成生物学、医学生物制造等领域得到广泛应用。很多复杂反应需要多酶级联完成,通过物理或功能连接聚集形成复杂的代谢网络,提高了整体催化效率。在此基础上,代谢工程和合成生物学越来越多地被用于引入各种编码生物合成途径的外源基因,形成一系列多酶级联反应,实现从可再生原材料中合成高附加值的生物产品。然而,在人工构建非天然微生物合成途径的过程中,需要进行反复的设计-构建-测试循环,非常耗费时间和精力。
无细胞系统可以在不使用活细胞的情况下激活生物途径。根据应用的不同,可分为无细胞蛋白合成(CFPS)和无细胞代谢工程(CFME)。与传统的体内细胞反应相比,无细胞系统具有许多优点。它适用于在更广泛的条件下实施生物合成途径。