细胞非常善于创造复杂的分子，如治疗剂，并且可以比我们许多最好的工厂做得更好。

合成生物学家希望重新设计细胞以使这些分子满足特定需求，包括药物和能量应用。但是，试错过程既困难又耗时，并且经常与细胞的其他目标和过程竞争，如生长和生存。

西北大学开发的一种新方法结合了两种最先进的研究方法，以创建一种快速，有效的方法来设计和分析代谢途径。

这些方法 - 无细胞蛋白质合成和自组装单层解吸电离(SAMDI)质谱 - 结合起来，成为一种新工具，帮助工程师更好地了解产生分子的途径。

“通过这两种方法，我们可以在一天内建立数以千计的潜在混合物并对其进行全面测试，这将为合成生物学家提供新的见解和设计规则，”生物医学的Henry Wade Rogers教授Milan Mrksich说。西北麦考密克工程学院的工程，化学，细胞和分子生物学。他还是西北大学合成生物学中心的联合主任。

结果于6月5日发表在Science Advances杂志上。Michael Jewett，Charles Deering McCormick卓越教学教授，化学和生物工程教授，以及合成生物学中心的联合主任，是该研究的共同作者。

通过无细胞合成

产生酶细胞通过酶发展出复杂的分子，这种蛋白质用于将一种分子转化为另一种分子。通过一系列这些转化，代谢物成为一个复杂的分子，通常与社会利益相关。

对于工程师来说，模仿这个过程，他们需要确定需要哪些酶来为他们提供所需的分子。一旦他们了解了代谢途径，他们就可以设计一种细胞 - 通常是细菌细胞 - 来制造酶来产生目标分子。例如，辅酶A(CoA)是代谢中的中心分子，合成生物学家利用其依赖途径设计抗疟药物，啤酒酵母和先进的生物燃料。

但是找到这些途径是一个反复试验的过程，可能需要花费数天时间来设计并测试结果。为了解决这个问题，Jewett的实验室开发了一种无细胞蛋白质合成过程，它只能产生制造目标产物分子所需的酶，但不必使用整个细胞本身。在这里，实验室创造了酶，使它们能够在反应管中混合和匹配潜在的酶，而不是让它们的最终目标与细胞的其他目标相竞争，比如维持它的新陈代谢。