無細胞蛋白表達技術的模板可以是線性DNA（如PCR產物）或環狀質粒，需包含啟動子（如T7/T3/SP6）和核糖體結合位點（RBS）以啟動轉錄翻譯。為提升效率，系統可能添加分子伴侶（如DnaK/GroEL）輔助蛋白折疊，或氧化還原劑（如谷胱甘肽）促進二硫鍵形成。部分高級系統（如PURE體系）使用純化重組元件替代粗提物，實現更高可控性，但成本較高。無細胞蛋白表達技術可靈活引入非天然氨基酸（nnAA），擴展了蛋白質的功能多樣性。例如，通過定制tRNA和氨酰-tRNA合成酶，無細胞蛋白表達技術系統能準確將熒光標記或交聯基團嵌入目標蛋白，用于結構生物學或藥物偶聯開發。更前沿的應用是人工生命體系的構建，如利用無細胞蛋白表達技術合成噬菌體或人工細胞雛形，結合微流控技術模擬細胞內代謝網絡，為合成生物學研究提供可控的簡化模型。科學家用細菌??進行蛋白表達??來生產胰島素。大分子蛋白表達修飾

無細胞蛋白表達技術（CFPS）雖然具有快速、靈活等優勢，但仍存在一些關鍵缺點。首先，成本較高，商業化裂解物、能量試劑和酶的價格昂貴，小規模實驗單次反應成本可達數百元，大規模生產的經濟性尚未完全解決。其次，蛋白產量較低，反應通常在幾小時內終止，產量（0.1-1 mg/mL）遠低于細胞表達系統（如大腸桿菌可達10 mg/mL以上）。此外，復雜蛋白表達受限，原核裂解物缺乏真核翻譯后修飾能力（如糖基化），而真核裂解物成本更高；部分蛋白可能因折疊不完全而喪失活性。技術操作上，反應條件（pH、離子強度等）需精細調控，且線性DNA模板易降解，增加了實驗難度。CFPS目前更適合小規模應用，在超長蛋白（>100 kDa）表達和工業化連續生產方面仍面臨挑戰。未來需通過開發低成本試劑、優化能量再生系統和自動化工藝來突破這些瓶頸。毒性蛋白表達條件篩選把細胞的“蛋白生產工具”倒進試管，加點基因“設計圖”和原料，幾小時就能??進行蛋白表達。

無細胞蛋白表達技術（CFPS）在毒性蛋白和膜蛋白的合成中展現出獨特優勢。傳統細胞系統難以表達具有細胞毒性的蛋白（如溶菌酶、限制性內切酶），而無細胞蛋白表達技術通過體外開放環境規避了宿主細胞存活限制，可高效合成活性毒蛋白，例如珀羅汀生物成功表達的BamHI內切酶，其Minimun活性濃度只需0.001μg/μL。此外，無細胞蛋白表達技術通過添加表面活性劑或脂質體模擬膜環境，實現了全長跨膜蛋白（如CLDN18.1）的可溶表達，純度達80%以上，為藥物靶點開發提供了關鍵工具。

無細胞蛋白表達技術（CFPS）是一種在體外（試管中）直接合成蛋白質的技術，利用細胞裂解物（如大腸桿菌、酵母或哺乳動物細胞提取物）中的核糖體、酶、tRNA等翻譯元件，無需活細胞即可快速生產目標蛋白。he xin特點：高效快速：省去細胞培養步驟，幾小時內完成表達（傳統方法需數天）。靈活可控：可自由添加非天然氨基酸、同位素標記物或翻譯調控因子，定制特殊蛋白。兼容復雜蛋白：適合表達毒性蛋白、膜蛋白等傳統細胞系統難以生產的類型。添加 2 mM 鎂離子可使 ??大腸桿菌體外蛋白表達??產量提高 60%。

傳統微生物發酵生產工業酶面臨周期長（>72 小時）且純化復雜的瓶頸。新一代連續流體外蛋白表達系統 通過耦合反應器實現高效合成：將大腸桿菌裂解物與纖維素酶基因模板泵入螺旋管，在 30℃ 恒溫條件下持續產出酶蛋白，每小時產量達 120 mg/L，較批次反應提高 8 倍。德國 BRAIN AG 公司利用此技術生產 耐熱木聚糖酶，直接添加至造紙漿料中降解半纖維素，使漂白劑用量減少 30%。該系統還支持 實時補料——補充消耗的氨基酸和能量物質可維持 48 小時穩定表達，單位酶成本降至 $2.5/g，逼近發酵法經濟閾值。大腸桿菌裂解物是??同位素標記蛋白表達??的首要方案，因快速反應能zai大化標記原子利用率。分泌型蛋白表達公司

體外蛋白表達需使用??不含質粒骨架的模板??以避免副反應。大分子蛋白表達修飾

在無細胞合成生物學的框架下，可編程分子制造引擎的he xin角色可讓體外蛋白表達充當。其模塊化特性允許研究者將生物系統解構為三個可du li操作的層級：信息層：DNA/mRNA模板作為信息載體，其啟動子強度（如T7系統表達量比SP6高3倍）與5'UTR二級結構（ΔG<-50 kJ/mol時翻譯效率銳減）可自由優化；執行層：裂解物中的核糖體作為分子機器，通過補充非天然氨基酸（如對疊氮苯丙氨酸）擴展產物化學空間；調控層：添加核糖核酸開關（Riboswitch）或適配體（Aptamer）實現反饋控制，例如當產物積累至閾值濃度時觸發終止子發卡結構折疊終止反應。這種分層控制使體外蛋白表達能夠驅動人工設計基因回路的構建，例如合成振蕩器系統中T7 RNA聚合酶的自抑制表達實現周期為120分鐘的蛋白質濃度波動，為構建人工細胞提供可控的時空動態基礎。大分子蛋白表達修飾