グルコース代謝による細胞フリータンパク質合成のエネルギー供給

従来の細胞フリータンパク質合成反応では、エネルギー源（通常はホスホエノールピルビン酸（PEP）またはクレアチンリン酸）が最も高価な基質です。しかし、ほとんどのバイオテクノロジー応用においてグルコースは好ましい商業的基質です。細胞フリータンパク質合成反応におけるグルコースの使用に関する以前の試みは成功していませんでした。私たちは現在、PEPをエネルギー源としてグルコースまたはグルコース-6-リン酸（G6P）で置き換える細胞フリータンパク質合成反応を開発しました。これにより、これらの反応はin vivoタンパク質生産技術とより効果的に競合できるようになります。pH制御とリン酸制限の緩和を通じて、単純なバッチ形式の反応で高いタンパク質収量を示します。G6P反応は、HEPESバッファーをBis-Trisに置き換えることでpHが安定化されると、約700マイクログラム/mLのクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ（CAT）の高いタンパク質レベルを生産できます。エネルギー源としてグルコースを使用したタンパク質合成も可能で、リン酸制限を緩和するために10 mMのリン酸を追加し、pHを安定化させるためにBis-Trisバッファー濃度を上げると、約550マイクログラム/mLのCAT収量が得られます。U-(14)C-グルコースからの放射能を追跡することで、グルコースは主に嫌気的生成物のアセテートと乳酸に代謝されることがわかりました。細胞フリー反応でエネルギー源としてグルコースを使用できる能力は、タンパク質合成中の安価なATP生成にとって重要であるだけでなく、細胞フリーバイオロジーを通じて複雑な生物学的システムを理解し、活用する一例としても重要です。