随着生物技术的发展,诸多具有生物特性的新型材料—复合蛋白材料被开发出来。但是这些复合蛋白都是在细胞内表达,因此存在一些限制,例如难以控制合成过程、不能表达毒性蛋白、细胞内空间有限、细胞内环境复杂和蛋白产率较低等。而无细胞合成生物学则是解决这些问题的一种有效方法。相对于细胞合成体系而言,无细胞蛋白质合成体系具有开放易调节的合成环境、易于调控的合成空间和灵活多变的表达方式等优势,给研究者提供了一个快速高效的操作平台。本论文首先构建了合成复合蛋白的无细胞蛋白质合成体系,通过SDS-PAGE和Western Blot来检验蛋白的表达,并且通过共聚焦显微镜以及透射电镜来表征蛋白形貌,证明无细胞蛋白质合成体系对复合蛋白的合成具有优势。本研究设计和表达了不同的复合蛋白,包括淀粉样蛋白、Spytag/Spycatcher以及点突变的大肠杆菌二肽酶,这些蛋白在无细胞体系都成功实现了表达。在淀粉样蛋白的表达探究部分,单体Csg A蛋白在无细胞合成体系中表达量较低,本研究将Csg A和绿色荧光蛋白（sf GFP）融合后发现可以使Csg A不易被降解且表达量提高约40倍,这说明融合蛋白可以使易降解的、小分子量的蛋白质形成不易降解的大分子量蛋白质。在Spytag/Spycatcher表达探究部分,通过在Spytag/Spycatcher的C端和N端融合His标签,发现His标签的位置会显著影响蛋白的表达,当His标签位于C端时,蛋白的表达量高于N端3倍左右。本研究在无细胞蛋白质合成体系中成功合成了Spytag/Spycatcher的二聚体、三聚体和多聚体,并且发现His标签位于C端的组合组装情况更为理想。在探究点突变的大肠杆菌二肽酶表达时,验证了His标签在C端时对于增加复合蛋白的表达量更具有优势。最后本研究利用共聚焦显微镜和透射电镜观察到了淀粉样蛋白、Spytag/Spycatcher以及点突变的大肠杆菌二肽酶的形貌,发现不同的复合蛋白的形貌各不相同,均形成了密集的纤维蛋白网络结构。总而言之,本研究在无细胞蛋白质合成体系中成功表达了不同的复合蛋白,探究了不同条件对复合蛋白表达的影响,实现了更加理想的复合蛋白形貌的形成。本研究为今后的复合蛋白材料的构筑提供了新方法,同时也扩大了无细胞蛋白质合成体系在蛋白质材料上的应用。