[发明专利]自动化制备无细胞蛋白的设备及其制备蛋白质的方法

说明书

本发明涉及一种自动化制备无细胞蛋白的设备以及使用其制备蛋白质的方法，并且更具体地，涉及一种自动化制备无细胞蛋白的设备以及使用其制造蛋白质的方法，所述设备包括：包含反应容器的蛋白质表达反应单元，所述反应容器包括多个透析管，该透析管通过开口上部结构设有透析膜；用于加热或者冷却蛋白质表达反应单元的反应温度控制单元；吸液管阵列，包括多个吸液管并能够使用所述吸液管吸取或者排放溶液；吸液管阵列移动单元，能够上下、前后或左右移动吸液管阵列从而移动溶液；设有磁场施加设备的蛋白质纯化单元；以及多孔板安装单元，能够提供多孔板试剂盒，所述多孔板安装单元供应用于蛋白质生产的溶液。此外，本发明涉及自动化制备无细胞蛋白的设备及其制备方法，其除亲和标签目标蛋白之外还能够合成无亲和标签的纯目标蛋白，并能够通过多步透析自动且快速地用所需蛋白质储存缓冲液替换含有最终纯化蛋白的洗脱溶液，并且因此可以自动且方便地大量生产多种蛋白质。此外，本发明涉及用于自动化制备无细胞蛋白的反应试剂盒，包括用于存储制备蛋白所需的溶液的多孔板试剂盒；以及设有透析膜的透析管。根据本发明的自动化制备无细胞蛋白的设备除了可以自动表达靶标蛋白并将其纯化以外，还可以在蛋白质储存缓冲液中进行透析，因此最终制备的蛋白能够即刻得到使用。此外，本发明的制备蛋白的方法可以通过多级交换低分子量表达溶液而连续提供无细胞表达所需的能量源，使得相比于通过使用常规制备无细胞蛋白的方法获得靶标蛋白，可以多获得最大5倍的靶标蛋白，并且由于当使用磁铁颗粒纯化靶标蛋白，使用蛋白酶除去不必要的亲和标签制备纯靶标蛋白，本发明在用于工业、医学和研究目的的蛋白生产非常有用，其中可以制备去除了对蛋白活性和结构赋予副作用的人工序列的环形蛋白。

技术领域

本发明涉及一种自动化无细胞蛋白质生产系统以及一种使用该系统生产蛋白质的方法。更具体地说，本发明涉及一种自动化无细胞蛋白质生产系统，包括：包含反应容器的蛋白质表达反应单元，所述反应容器包括多个透析管，每个透析管包括透析膜并且顶部开放；用于加热或者冷却反应容器的反应温度控制单元；吸液管阵列，包括多个吸液管并使用所述吸液管吸取或者排放溶液；吸液管阵列移动单元，在上下方向、前后方向或左右方向移动吸液管阵列从而移动溶液；包括磁场施加装置的蛋白质纯化单元；以及多孔板安装单元，其中安装有多孔板试剂盒，所述多孔板安装单元供应用于蛋白质生产的溶液，并且本发明涉及使用该系统生产蛋白质的方法。

另外，更具体地说，本发明涉及一自动化蛋白生产系统和方法，其除亲和标签目标蛋白之外还能够合成无亲和标签的纯目标蛋白，并能够通过多步透析自动且快速地用所需蛋白质储存缓冲液替换含有最终纯化蛋白的洗脱溶液，并且因此可以自动且方便地大量生产多种蛋白质。

此外，本发明涉及用于自动化无细胞蛋白质生产的反应试剂盒，其包含用于存储蛋白质生产所需溶液的多孔板试剂盒，以及含有透析膜的透析管。

背景技术

通常使用不同细胞株，例如使用E.coli、酵母和动物细胞实施生产重组蛋白的方法。这些方法包括将重组蛋白表达载体转化至细胞株，培养细胞株以表达目标蛋白以及裂解细胞以纯化目标蛋白。

这些方法需要筛选用以稳定地表达重组蛋白质的菌株的过程，并且接下来要进行包括细胞培养、细胞破碎和蛋白质纯化的一系列过程。因此，这些方法需要大量的时间和精力。

此外，细胞毒性蛋白质或膜蛋白质难以表达。因此，在这些蛋白质的情况下，需要诸如尝试不同的表达条件等很多努力。为此，存在着生产一种蛋白质就需要几天到几个月的时间这一问题。

为了克服这个问题，已研发出无细胞蛋白质表达方法和与其相关的产品，所述方法在不使用细胞的条件下，短时间内于反应容器如试管中表达蛋白。这些方法旨在不用细胞培养来表达所需的蛋白质。这些方法使用包括目标基因的载体、细胞培养后通过分离/纯化获得的细胞提取物以及包括氨基酸、三磷酸核糖核酸、能量源和缓冲液的蛋白质表达溶液。在这些方法中，利用细胞提取物中含有的RNA聚合酶将编码所需蛋白质的基因转录成mRNA，并利用细胞提取物中含有的核糖体、tRNA等将mRNA翻译为蛋白质。