[发明专利]一种体外蛋白合成体系及其用于提高蛋白合成效率的方法、试剂盒

说明书

本发明提供了一种体外蛋白合成体系、试剂盒及其制备方法，所述体外蛋白合成体系，包括组分：(a)细胞提取物，(b)吸附剂：所述吸附剂用于提高蛋白合成效率，(c)氨基酸，(d)无或NTPs，(e)外源DNA分子。本发明提供了一种提高体外蛋白合成效率的方法，所述方法采用本发明第一方面所述合成体系，包括步骤：(1)混合，(2)加入外源DNA分子，（3）孵育合成，（4）后处理，以及还包括一步骤：在所述步骤（1)或（2）之后，加入吸附剂。此外，还提供了一种体外蛋白合成体系的试剂盒。本发明可显著提高外源蛋白的合成效率。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体地，本发明涉及一种体外蛋白合成体系及其用于提高蛋白合成效率的方法、试剂盒。

背景技术

生物反应即生物化学反应，就是指在生物体内进行的化学反应，这些反应都由酶催化，酶和反应物溶于内环境的水中，才能发生反应，水为体内物质提供载体和介质[1]。在20世纪的最后几十年里，生物化学在解释生命过程方面已经取得了非常大的成就，现在几乎植物学，医学，遗传学等生命科学相关的领域都有从事生物化学研究[2]。

传统的蛋白表达系统是指通过模式生物，包括细菌、真菌、植物细胞或动物细胞等表达外源基因的一种多步级联生物化学反应术[3-4]。随着科学技术的发展，无细胞表达体系也称为体外蛋白合成系统应运而生，其是以外源目的mRNA或DNA为蛋白质合成模板，通过人工控制补加蛋白质合成所需的底物和转录、翻译相关蛋白因子等物质，能实现目的蛋白质的合成[5-7]。体外翻译系统中表达蛋白质无需进行质粒构建、转化、细胞培养、细胞收集和破碎步骤，是一种快速、省时、便捷的蛋白质表达方式[8]。随着科学技术的发展，蛋白合成体系已经开始得到广泛应用。

在生物体或细胞中所进行的生物化学反应，在复杂的网络体系中都可以通过正、负反馈得到自动调控，并且在生物体中所进行的生物化学反应都是远离平衡点的反应，它需要从外界获取能量或向外界输出物质、能量和熵[9]。在细胞内，生物反应的副产物去除主要是靠机体新陈代谢、机体稳态的维持、生物酶的催化作用以及细胞内远离平衡点的氧化还原反应达到，但这些生化反应在体外生物技术是难以实现的[10]。另外，蛋白合成体系存在的一个缺点是产量不高，反应不够快速、灵敏，体外生物合成体系中，一方面是反应过程会产生抑制蛋白合成的副产物（自由磷酸根离子、焦磷酸离子(PPi)）；另一方面是反应体系中，比如细胞提取物中可能本身会含有对反应不利的成分；还有反应体系环境参数的变化，比如pH值的变化，都会影响反应的进行与蛋白产率。

目前已知有其他去除反应副产物的方法如通过半透膜允许小分子在反应混合物和透析液之间被动扩散的方法进行半连续反应来控制副产物如自由磷酸根离子。但存在着半透膜透析装置成本高，反应体系不能进行扩大化，反应产物容易堵塞半透膜孔的缺陷。

因此，本领域迫切需要开发并建立一种能够在体外蛋白合成体系中，通过原位去除（in situ removal）的方式在蛋白合成体系中控制相关抑制反应的不利因素，来提高蛋白合成效率的方法。

发明内容

本发明提供一种体外蛋白合成体系及其用于提高蛋白合成效率的方法、试剂盒，采用本发明的合成体系和方法，通过向合成体系中添加吸附剂，可以提高体外蛋白合成效率。

本发明第一方面提供了一种体外蛋白合成体系，包括组分：

(a) 细胞提取物

(b) 吸附剂

所述吸附剂用于提高蛋白合成效率；

(c) 氨基酸

(d) 无或NTPs

(e) 外源DNA分子

进一步地，所述组分(a)与组分(b)的质量比为0.1-10：0.1-10，较佳地，0.5-8:0.5-8，更佳地，0.8-5：0.8-5，更佳地，0.9-2：0.9-2。