跨膜蛋白（TP），也稱為整合膜蛋白，占膜蛋白總量的70%~80%。其主要特征是不溶于水，其氨基酸組成疏水性強，也有親水性氨基酸，由疏水性氨基酸組成的部分，深入脂雙層的疏水區，與脂肪酸鏈共價結合，它們可分布在脂雙分子層中或跨越全膜。跨膜蛋白在基本生理過程中起著重要作用，包括分子運輸、信號轉導和能量利用等。一方面，它們可用于向細胞傳遞外部環境的信號。另一方面，它們充當接收器收集有關外部環境信號。

跨膜蛋白是目前最主要的藥物靶點，占現階段己知藥物靶點的60%以上，以跨膜蛋白為靶點的創新藥研發一直是醫藥領域的研究熱點。由于跨膜蛋白具有疏水親脂的跨膜域，必須借助細胞膜的磷脂雙分子層這一特殊環境來維持正確結構、保持生物活性，同時跨膜次數越多其具有的疏水親脂跨膜區越多，在宿主細胞中表達水平越低，制備難度越大，因此體外制備有活性的跨膜蛋白是目前公認的技術難題。

具有全長完整結構的多次跨膜蛋白在藥物研發中具有重要意義。為助力跨膜蛋白靶點藥物的開發，華美生物在原有大腸桿菌、畢赤酵母、哺乳動物細胞和桿狀病毒-昆蟲細胞四大表達系統的基礎上，開發出表達跨膜蛋白的無細胞和基于哺乳細胞的病毒樣顆粒（VLPs）兩大核心技術，并成功制備470余種跨膜蛋白，包含CCR8、C5AR1、Claudin-18.2等多個熱門靶點。

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跨膜蛋白介導細胞與細胞外環境間的信號傳導，并執行許多重要的細胞生物學功能。例如，它是各種信號分子、激素和其他底物的受體；它參與細胞膜內部和外部之間物質、能量和信號的交換；它構成了各種離子跨膜的通道，該通道將營養物質和一些無機電解質輸入細胞，并將有毒或無用的代謝產物排放到細胞中。

由于無細胞表達系統的獨特優勢，它們在跨膜蛋白表達中起著重要作用。

在無細胞表達系統中，我們可以修飾跨膜蛋白。比如可以將非天然氨基酸添加到蛋白質表達中，以實現在常規重組表達后難以解決的復雜修飾過程。

由無細胞表達系統表達的跨膜蛋白產物可用于研究跨膜蛋白的功能。跨膜蛋白整合到囊泡中進行結構和功能研究是膜蛋白研究的熱門話題。?

無細胞表達系統表達的跨膜蛋白類型和功能是多種多樣的。目前熱銷的跨膜蛋白包含以下幾類：