珀罗汀生物膜蛋白表达平台取得新突破！
日前，珀罗汀生物通过在自主研发的无细胞蛋白表达（CFPS）系统中添加纳米盘（Nanodisc），实现膜蛋白表达后高效率地直接组装在纳米盘中！
珀罗汀拥有全部自主知识产品！
预计此项技术将大大提升国内膜蛋白研究、研发的整体效率！
膜蛋白表达新选择
膜蛋白在细胞的许多生命活动中发挥着重要作用，例如物质跨膜运输、信号转导。由于膜蛋白存在疏水性的跨膜结构域（TMD），重组膜蛋白表达往往存在表达量低、构象不稳定的难点。
无细胞蛋白表达（CFPS）是一种体外直接合成蛋白质的生物反应。该技术将细胞内合成蛋白所需要的RNA聚合酶、核糖体及转录翻译辅助因子等分子机器提取出来，并辅以核苷酸、氨基酸、能量物质及基因模板，在没有活细胞参与的体外合成蛋白质。
CFPS可控性、开放性高，可以在体系中直接添加去垢剂或纳米盘，为膜蛋白提供类膜环境，从而实现全长膜蛋白可溶性表达。
图1 无细胞体系表达膜蛋白[1]
无细胞表达偶联纳米盘组装新突破
近日，珀罗汀生物在自研无细胞体系中加入Nanodisc，成功表达了某融合绿色荧光蛋白（GFP）的膜蛋白，并验证了该膜蛋白成功组装进纳米盘。如图2所示，该膜蛋白在无去垢剂与纳米盘的CFPS体系中沉淀表达，而添加表面活性剂或纳米盘后均可实现可溶表达，且添加纳米盘时表达情况优于去垢剂组。
图2 CFPS+Nanodisc表达情况
本实验所用膜支架蛋白（MSP）带有His纯化标签，而融合GFP的膜蛋白无His纯化标签。如图3所示，经镍珠亲和纯化后，胶图有明显目标膜蛋白条带，表明通过MSP的His标签纯化到了目标膜蛋白，即目标膜蛋白成功组装在纳米盘中！
图3 CFPS+Nanodisc组装情况
膜蛋白的“摇篮”
纳米盘（Nanodisc）是由膜支架蛋白（MSP）和磷脂分子组成的圆盘状类膜结构，能够为膜蛋白提供稳定、接近天然的膜环境。
图4 Nanodisc结构示意图[2]
Nanodisc体系的显著优势在于：
①Nanodisc能够提供与天然细胞膜更接近的磷脂双分子层环境，有利于膜蛋白形成正确的天然构象；
②Nanodisc更有利于维持膜蛋白构象稳定，有利于下游纯化；
③组装在Nanodisc中的膜蛋白更有利于下游研究，可直接进行ELISA检测，可应用于结构生物学，适用于NMR、EPR等各种技术；
④通过灵活使用不同长度的膜支架蛋白，Nanodisc可以适应不同尺寸的膜蛋白。
无细胞体系允许膜蛋白表达与组装进Nanodisc同时进行。珀罗汀生物通过在无细胞体系中直接加入Nanodisc，已实现表达出的膜蛋白直接组装在纳米盘中。与基于细胞系统的Nanodisc平台相比，无细胞表达偶联Nanodisc组装的方案避免了在表达后用去垢剂溶解膜蛋白的额外流程，减少了对膜蛋白构象的影响，大大降低了膜蛋白纯化难度。
从此，对于中国生命科学研究者而言，膜蛋白表达不再被卡脖子！
参考文献
[1] Manzer ZA, Selivanovitch E, Ostwalt AR, Daniel S. Membrane protein synthesis: no cells required. Trends Biochem Sci. 2023 Jul;48(7):642-654. doi: 10.1016/j.tibs.2023.03.006. Epub 2023 Apr 20. PMID: 37087310.
[2] Gulezian E, Crivello C, Bednenko J, Zafra C, Zhang Y, Colussi P, Hussain S. Membrane protein production and formulation for drug discovery. Trends Pharmacol Sci. 2021 Aug;42(8):657-674. doi: 10.1016/j.tips.2021.05.006. PMID: 34270922.
