[新技术]一种全新的真核体外表达系统

　　

表达蛋白难，高产量表达蛋白更难，高产量表达正确折叠的蛋白难上加难。常用的表达系统经常会遇到效率不高，细胞毒性，以及表达后难以收集等问题。体外表达系统似乎更有希望，但也并非完美。复杂的真核蛋白毕竟不适合在简单的大肠杆菌系统上加工和修饰。真核的体外表达系统有兔网织红细胞裂解液和麦胚芽提取物，但一谈到产量，它们又显得底气不足。

澳大利亚昆士兰大学的Kirill Alexandrov急于开发出一种更高效更通用的方法，来实现真核蛋白的表达。对于成功的体外蛋白表达而言，如何让裂解液翻译体系高效特异地处理外源mRNA，这一点很关键。Alexandrov的小组正是在这方面实现了突破，他们研究了转录本上的先导序列（leader sequence）。

过去的研究表明，相对松散的富含poly(A)的序列能刺激翻译复合物的装配。根据这个观点，他们设计了一段5’不翻译的序列，发现在几乎所有体外表达系统中，连接后的转录本都能提高翻译效率。Alexandrov表示：“这种翻译是真正不依赖于物种的，在我们测试的所有生物体中都能起作用，包括原核和真核。”

他的小组还特别研究了一种生物-锥虫Leishmania tarentolae。他们认为它很有希望成为新的体外表达系统。它是介于原核与真核之间的过渡生物，有着原核的基因表达体系和真核的蛋白折叠与修饰体系。另一大优势在于它在所有内源mRNA 都会加上一段35个核苷酸的先导序列，因此，这些mRNA 很容易被 Leishmania 特异的反义核酸所阻断，而无需RNase的消化。

L. tarentolae提取物再加上他们设计的翻译序列，威力无穷，让蛋白产量比其他真核系统高了很多，在90分钟内每毫升提取物能获得高达300微克的蛋白，不过折叠效率会有所差异。为了进一步证明方法的有效性，研究人员还利用荧光相关谱（fluorescence correlation spectroscopy）监测了翻译复合物中单个蛋白的扩散和相互作用。

这个系统有望将真核蛋白产量提高到1升的规模，而费用比其他系统低很多，这对晶体研究或生产抗体的研究人员来说，是个福音。（生物通 余亮）

原文摘要：

Mureev, S. et al. Species-independent translational leaders facilitate cell-free expression. Nat. Biotechnol. 27, 747–752 (2009).