蛋白質(zhì)是藥物靶點(diǎn)的主要來源，其中，膜蛋白約占主要藥物靶點(diǎn)的50%。
膜蛋白的生物合成可以分為四個(gè)過程[1]：
①Targeting：新合成的蛋白質(zhì)運(yùn)送到膜上特定位置；
②Insertion：跨膜結(jié)構(gòu)域 (TMD) 以適當(dāng)?shù)耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)插入膜；
③Folding: 在膜中進(jìn)行額外的折疊；
④Assembly：與其他元件組裝。
由于表達(dá)量低、構(gòu)象不穩(wěn)定、難分離純化等問題，重組膜蛋白表達(dá)成為膜蛋白靶向藥物開發(fā)的瓶頸。有報(bào)道稱，病毒樣顆粒 (VLP)以及無細(xì)胞蛋白表達(dá)（CFPS）正逐漸成為表達(dá)功能性膜蛋白的可行方法[2]。
今天小編就為大家介紹這兩種膜蛋白表達(dá)的技術(shù)平臺(tái)。
圖1 膜蛋白生物合成過程示意圖[1]
VLP平臺(tái)
VLP即病毒樣顆粒（Virus Like Particle），它來源于病毒的外層衣殼蛋白，是一種或多種衣殼蛋白自動(dòng)組裝形成的納米級(jí)的微粒，沒有核酸。目前廣泛應(yīng)用于疫苗開發(fā)。
VLP平臺(tái)表達(dá)膜蛋白
用病毒衣殼蛋白質(zhì)粒與目標(biāo)膜蛋白質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染細(xì)胞，病毒衣殼蛋白自組裝形成VLP，隨后VLP通過出芽從細(xì)胞中分泌表達(dá)，獲得包裹細(xì)胞膜的VLP，膜蛋白展示在VLP表面[3]。
圖2 VLP展示膜蛋白示意圖
優(yōu)點(diǎn)
1.通過目標(biāo)膜蛋白完整展示在VLP表面，能夠保證膜蛋白的完整天然構(gòu)象，適用于免疫和抗體篩選檢測(cè)的全長(zhǎng)跨膜蛋白；
2.由于VLP的存在，VLP平臺(tái)表達(dá)的膜蛋白擁有更高的免疫原性[4]。
缺點(diǎn)
1. VLP仍然受到細(xì)胞內(nèi)表達(dá)膜蛋白的局限。
2. VLP出芽無法特異性地捕獲目標(biāo)膜蛋白，因此所獲得的產(chǎn)品為混合物，純度低，不能用SDS-PAGE測(cè)定目標(biāo)膜蛋白純度。
周期
VLP膜蛋白表達(dá)與常規(guī)蛋白表達(dá)相似，包含載體構(gòu)建、載體轉(zhuǎn)染、菌株篩選、蛋白表達(dá)等流程，表達(dá)服務(wù)周期一般在6-8周。
CFPS
無細(xì)胞蛋白表達(dá)（CFPS）是將細(xì)胞內(nèi)合成蛋白所需要的RNA聚合酶、核糖體及轉(zhuǎn)錄翻譯輔助因子等分子機(jī)器提取出來，并輔以核苷酸、氨基酸、能量物質(zhì)及基因模板而在沒有活細(xì)胞參與的體外直接合成蛋白質(zhì)的生物反應(yīng)。
圖3 無細(xì)胞蛋白表達(dá)示意圖[5]
CFPS表達(dá)膜蛋白
傳統(tǒng)細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)在生產(chǎn)膜蛋白方面存在諸多限制，如毒性、膜蛋白功能折疊空間有限以及運(yùn)輸和膜插入機(jī)制效率低下[6]。而CFPS系統(tǒng)沒有細(xì)胞毒性限制、開放性高，可以添加去垢劑、輔助折疊的分子伴侶，實(shí)現(xiàn)膜蛋白在上清中可溶表達(dá)，且表達(dá)成功概率非常高。膜蛋白表達(dá)是CFPS的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用場(chǎng)景之一。
優(yōu)點(diǎn)
1. 能夠?qū)崿F(xiàn)膜蛋白在上清中可溶表達(dá)，保證膜蛋白的穩(wěn)定性。
2. 可以進(jìn)行下游純化，雜蛋白較少，純度可達(dá)80%。
周期
無細(xì)胞系統(tǒng)表達(dá)膜蛋白表達(dá)無需傳統(tǒng)蛋白表達(dá)的載體轉(zhuǎn)染、菌株篩選等流程，也無需去垢劑溶膜，可直接構(gòu)建不同反應(yīng)體系篩選表達(dá)條件。在獲得滿足CFPS系統(tǒng)要求的模板DNA后，僅需1-3天即可表達(dá)膜蛋白，再經(jīng)過1-10天即可獲得純化的膜蛋白。
珀羅汀無細(xì)胞蛋白表達(dá)
珀羅汀生物于2017年在蘇州工業(yè)園區(qū)成立，是一家專業(yè)的無細(xì)胞蛋白表達(dá)生物技術(shù)公司。目前珀羅汀已開發(fā)出可表達(dá)膜蛋白的無細(xì)胞蛋白表達(dá)試劑盒，同時(shí)依托無細(xì)胞平臺(tái)承接膜蛋白表達(dá)服務(wù)，推出“云上膜蛋白"活動(dòng)，不表達(dá)不收費(fèi)！
詳細(xì)鏈接：云上膜蛋白——蛋白表達(dá)定制服務(wù)，不表達(dá)不要錢
珀羅汀生物基于無細(xì)胞蛋白表達(dá)系統(tǒng)的膜蛋白表達(dá)案例：
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