Anaerobic Conditioning of E. coli Cell Lysate for Enhanced In Vitro Protein Synthesis.
Anaerobic Conditioning of E. coli Cell Lysate for Enhanced In Vitro Protein Synthesis.
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DOI：
10.1021/acssynbio.0c00501
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发表时间：
2021-04-16
影响因子：
4.7
通讯作者：
Reuel NF
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tamiev BD;Dopp JL;Reuel NF
无细胞蛋白表达（CFPS）。大肠杆菌细胞裂解物是已建立的化学生物学技术。提高合成能力的共同努力，如菌株工程和工艺改进，忽视了通过减少对有限溶解氧的依赖来提高生产率的机会。在这里，我们展示了调节E。大肠杆菌细胞进行厌氧呼吸，当在大气条件下运行的CFPS反应中使用sfGFP作为报告蛋白时，与传统的需氧细胞裂解物相比，其将初始蛋白表达速率增加高达四倍，并将滴度增加50%。当在缺氧环境中运行时，这种增强甚至更加显著，其中当补充亚硝酸盐作为末端电子受体（TEA）时，厌氧呼吸预处理的细胞增加产量。此外，我们测试敲除突变体以确定负责增强厌氧制备的CFPS裂解物的关键蛋白质。通过增加关键途径酶的表达水平或筛选其他TEA，可以在预处理细胞中进行进一步的改善。
Cell free protein expression (CFPS) from E. coli cell lysate is an established chemical biology technique. Common efforts to improve synthesis capacity, such as strain engineering and process improvements, have overlooked the opportunity to increase productivity by reducing the dependence on limited, dissolved oxygen. Here we demonstrate conditioning E. coli cells for anaerobic respiration which increases the initial protein expression rate up to four-fold and increases titer by 50% as compared to traditional aerobic cell lysate when using sfGFP as a reporter protein in CFPS reactions run at atmospheric conditions. This enhancement is even more significant when run in an oxygen-depleted environment, where anaerobic respiration preconditioned cells increase yield when supplemented with nitrite as a terminal electron acceptor (TEA). Furthermore, we test knockout mutants to determine key proteins responsible for enhancing the anaerobically prepared CFPS lysate. Further improvements could be made in preconditioning cells by increasing expression levels of critical pathway enzymes or by screening other TEA.
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