Expression de protéines sans cellule
Dans cette approche, une solution contenant tous les composants cellulaires essentiels nécessaires à la synthèse des protéines (par exemple, ribosomes, ARNt, enzymes, cofacteurs, acides aminés, etc.) est utilisée pour transcrire et traduire un modèle d'acide nucléique d'entrée, tel que l'ADN plasmidique, l'ADN linéaire ou l'ARNm. La synthèse protéique sans cellule (CFPS) permet la génération rapide des protéines souhaitées en quelques heures seulement, contrairement aux méthodes traditionnelles d'expression protéique in vivo, qui peuvent prendre plusieurs jours ou plus.
La CFPS est très polyvalente et prend en charge un large éventail d'applications. Sa rapidité et sa simplicité permettent une expression protéique à haut débit, ce qui la rend idéale pour des tâches telles que l'ingénierie des protéines, les études de mutagenèse et le criblage d'enzymes. De plus, la CFPS est couramment utilisée pour produire des protéines destinées à des études biophysiques et des analyses structure-fonction. Parmi les autres applications, citons la production de protéines toxiques pour les cellules hôtes vivantes, l'expression de protéines incorporant des acides aminés modifiés ou non naturels, et l'ajout de modifications post-traductionnelles dans certains systèmes CFPS. Grâce à leur efficacité, leur évolutivité et leur rentabilité, les systèmes CFPS sont également largement utilisés en ingénierie métabolique et en biologie synthétique.
Aperçu du processus CFPS
Figure : Flux de travail général pour la préparation de l'extrait acellulaire et la mise en place des réactions CFPS. Une visualisation allant de la croissance cellulaire à la réaction CFPS est représentée ci-dessus pour un nouvel utilisateur, mettant en évidence les principales étapes impliquées.
Les systèmes acellulaires sont avantageux pour la production de protéines complexes
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Simplifiez votre processus sans besoin de culture cellulaire, fini la toxicité pendant la culture ! Ce système ouvert permet l'ajout d'additifs, créant ainsi un environnement favorable au repliement des protéines.
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Production rapide : Obtenez vos protéines rapidement avec des temps de synthèse courts (1 semaine pour une production à grande échelle) !
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Productions à haut débit disponibles !
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Efficacité : Utilisez directement des modèles d'ADN pour une production protéique efficace. Une technologie puissante pour produire des protéines autrefois difficiles à synthétiser.
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Adapté aux protéines comme : Protéines membranaires, protéines cytotoxiques, protéines à repliement complexe, protéines virales, antigènes pour la génération d'anticorps et, plus largement, protéines difficiles à exprimer dans les systèmes classiques.
Quels sont les avantages des systèmes de synthèse protéique sans cellule (CFPS) par rapport aux systèmes basés sur des cellules ?
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La CFPS est économique, car elle élimine le besoin d'installations spécialisées pour les cultures bactériennes ou cellulaires. Elle est également rapide, achevant la synthèse des protéines en seulement 3 heures, et offre un contrôle facile. De plus, les systèmes CFPS permettent un suivi en temps réel et une modification des réactions de synthèse protéique.
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En tant que système ouvert, la CFPS permet un contrôle précis des conditions de réaction et une évolutivité de la production. Par exemple, l'ajout d'ions métalliques (comme Fe²⁺, Mn²⁺ et Cu²⁺) peut améliorer la synthèse précise des protéines. Les systèmes CFPS peuvent également servir de plateforme pour la production de toxines, telles que des peptides antimicrobiens.
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La nature ouverte de la CFPS est particulièrement bénéfique pour le prototypage de nouvelles voies métaboliques et circuits génétiques, offrant des réactions enzymatiques chimiques contrôlables parmi les substances actives.
Les protéines eucaryotes peuvent-elles être exprimées à l'aide des systèmes CFPS ?
Oui, la CFPS est bien adaptée à l'expression des protéines eucaryotes. En tant que système en cascade enzymatique avec des caractéristiques ouvertes, la CFPS permet l'ajout de composants spécifiques nécessaires à la synthèse des protéines eucaryotes. Certaines protéines cibles, telles que les fragments d'anticorps (scFv et VHH), ne dépendent pas des modifications post-traductionnelles pour leur fonctionnalité. Lorsqu'elles sont exprimées à l'aide de la CFPS et des systèmes HEK293, il n'y a pas de différence significative dans leur activité fonctionnelle.
La CFPS est-elle adaptée à la production à haut débit, et quels sont ses rendements ? Peut-elle détecter les protéines à faible abondance ?
La CFPS est très adaptée à la production de protéines à haut débit, avec des rendements atteignant jusqu'à la gamme des milligrammes par millilitre (mg/mL). Les anticorps et fragments d'anticorps sont généralement produits à des niveaux d'environ 100 µg/mL. Pour les protéines à faible abondance, des méthodes de détection spécifiques doivent être développées. Si plus de détails sont fournis, nous pouvons aider à concevoir une méthodologie de détection adaptée.
La CFPS offre-t-elle des avantages pour les protéines difficiles à exprimer dans les systèmes procaryotes ?
Oui, la CFPS est particulièrement avantageuse pour l'expression de protéines difficiles à synthétiser dans les systèmes procaryotes. Sa nature ouverte permet l'inclusion de composants supplémentaires, tels que des lysats eucaryotes, pour soutenir la synthèse précise des protéines eucaryotes.
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