酶是一種生物體產(chǎn)生的催化劑,在合成生物學、醫(yī)學生物制造等領域得到廣泛應用。很多復雜反應需要多酶級聯(lián)完成,通過物理或功能連接聚集形成復雜的代謝網(wǎng)絡,提高了整體催化效率。在此基礎上,代謝工程和合成生物學越來越多地被用于引入各種編碼生物合成途徑的外源基因,形成一系列多酶級聯(lián)反應,實現(xiàn)從可再生原材料中合成高附加值的生物產(chǎn)品。然而,在人工構建非天然微生物合成途徑的過程中,需要進行反復的設計-構建-測試循環(huán),非常耗費時間和精力。
無細胞系統(tǒng)可以在不使用活細胞的情況下激活生物途徑。根據(jù)應用的不同,可分為無細胞蛋白合成(CFPS)和無細胞代謝工程(CFME)。與傳統(tǒng)的體內(nèi)細胞反應相比,無細胞系統(tǒng)具有許多優(yōu)點。它適用于在更廣泛的條件下實施生物合成途徑。