通常细胞裂解物含有翻译、蛋白质折叠和能量代谢所需的基本成分，几乎任何由RNA模板编码的蛋白质都可以通过添加氨基酸、能量底物、核苷酸和盐来合成。在转录-翻译系统中，重组蛋白可以在添加适当的RNA聚合酶（例如T7 RNA聚合酶）和包含带有相应启动子的表达盒的DNA模板（PCR产物或载体）后合成。与基于宿主细胞表达系统相比，无细胞表达 (CFE) 系统赋予了快速表达困难的跨膜蛋白甚至有毒蛋白的能力。

（数据来源Sridharan H, et al. Curr Opin Biotechnol. 2022）

通过裂解从所选细胞制备的粗细胞提取物，然后进行许多洗涤步骤以去除细胞碎片和基因组DNA。些细胞提取物可在-80℃下储存多年，并可在反应前解冻使用。这些提取物包含转录和翻译所必需的所有主要成分，例如氨酰 tRNA 合成酶 (AAS)、核糖体以及延伸、起始和转录所必需的因子。无细胞表达系统通过将细胞提取物与必要的底物（如氨基酸、能量底物、DNA、辅因子、盐和核苷酸）结合来实现。根据蛋白质的生化特性及其最终应用，可以选择合适的无细胞表达系统。

（数据来源Perez JG, et al. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2016）

无细胞表达系统是一种快速的蛋白质表达系统，因为它不需要转染或细胞培养，并且没有细胞活力限制，并且由于其开放性，与基于细胞的表达方法相比，具有更多优势。目前，迈思生物可以提供基于大肠杆菌无细胞表达系统重组蛋白表达服务，轻松进行检测和纯化。

该系统主要包含：

1、优化的大肠杆菌提取物，增加了DNA转录和翻译过程中结构的稳定性，增加可溶性蛋白的产量；

2、优化的反应缓冲液，通过ATP再生系统持续为蛋白质合成提供能量；

3、优化浓度比例的氨基酸，为蛋白质合成提供充足的底物供应。