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噬菌体展示技术解析

噬菌体展示技术经过近发展和完善,已被广泛应用于抗原抗体库建立、药品设计、疫苗研究、病原检测、基因诊疗、抗原表位研究及细胞信号转导研究等。噬菌体展示系统模拟了自然免疫系统,使我们有可能模拟体内抗体生成过程,构建高亲和力抗体库。因为噬菌体展示技术实现了基因型和表型有效转换,使研究者在基因分子克隆基础上实现了蛋白质构象体外控制,从而为获取含有良好生物学活性表示产物提供了强有力手段。另外,噬菌体展示技术已成为不经过免疫获取特异性人源抗体新路径,为获取对人类和动物疾病有诊疗和诊疗价值单克隆抗体提供了关键手段。

应用面这么高大上,那么原理到底是什么呢？那接下来将由小编为您揭开其神秘面纱!

一、噬菌体展示技术原理

噬菌体展示技术（phagedisplay）是将多肽或蛋白质编码基因插入噬菌体外壳蛋白结构基因合适位置,在阅读框正确且不影响其她外壳蛋白正常功效情况下,使外源多肽或蛋白与外壳蛋白融合表示,融合蛋白随子代噬菌体重新组装而展示在噬菌体表面。展示到噬菌体表面多肽或蛋白保持相对独立空间结构和生物活性,能够与靶分子结合和识别。噬菌体展示肽库或蛋白库与固相抗原结合,洗去未结合噬菌体,然后用酸碱或者竞争分子洗脱下结合噬菌体,中和后噬菌体感染大肠杆菌扩增,经过3-5轮富集,逐步提升能够特异性识别靶分子噬菌体百分比,最终取得识别靶分子多肽或者蛋白。下图粗略展示了技术筛选过程:

二、噬菌体展示系统分类

1.M13噬菌体展示系统

M13噬菌体属于单链环状DNA病毒,其基因组为6.4kb,编码10种蛋白,其中5种为结构蛋白,包含关键衣壳蛋白PⅧ和次要衣壳pⅢ、pⅥ、PⅦ和PⅨ。其中,pⅢ和PⅧ是噬菌体展示中最常见两种蛋白,构建了pⅢ和PⅧ展示系统。pⅢ蛋白分子量为42kDa,分布在噬菌体颗粒一端。通常一个噬菌体有3-5个拷贝pⅢ蛋白,可在N端柔性连接区插入外源蛋白或者多肽。pⅢ系统关键优点是对展示外源蛋白大小无严格要求,该系统能够用来展示分子量较大蛋白。PⅧ蛋白分子量为5.2kDa,关键分布在噬菌体颗粒两侧。因为该蛋白分子量很小,只适适用来展示外源短肽。外源肽段太大会影响病毒包装,不能形成有功效噬菌体。但因为pⅢ蛋白拷贝数较多,该系统比较适适用来筛选低亲和力配体。

2.λ噬菌体展示系统

λ噬菌体是长尾噬菌体科一个温和噬菌体,有直径55nm二十面体头部,末端有细长尾丝。基因组为48.5kb线性双链DNA分子,有黏性末端即单链延伸12个核苷酸,感染后线性基因组可立刻环化。噬菌体头部由D蛋白和V蛋白组成,能够构建D蛋白和V蛋白展示系统。λ噬菌体是在宿主细胞内完成装配,无需将外源肽或蛋白分泌到细菌胞膜外,可展示有活性大分子蛋白质(100kDa以上蛋白质)及宿主细胞有毒性蛋白质,适用范围极广。

3.T4噬菌体展示系统

T4噬菌体基因组DNA为双链线形,呈环状排列,噬菌体衣壳有两种非必需外壳蛋白:SOC(smalloutercapsidprotein)和HOC(highlyantigenicoutercapsidprotein)。T4噬菌体表面展示是将外源多肽或蛋白质分别与SOC位点C末端和HOC位点N末端融合而展示于T4噬菌体表面。T4噬菌体关键优点是能够实现SOC位点和HOC位点同时展示,展示拷贝数也较多。

4.T7噬菌体展示系统

T7噬菌体基因组为线性双链DNA,其衣壳蛋白通常有两种形式,即10A(344个氨基酸残基)和10B(397个氨基酸残基),10B衣壳蛋白区存在于噬菌体表面,所以被用来构建噬菌体展示系统。T7噬菌体展示系统能够高拷贝展示50个氨基酸多肽,以低拷贝量(0.1-1/噬菌体)或以中拷贝量(5-15/噬菌体)展示1200个氨基酸残基多肽或蛋白质。所以,广泛应用于筛选不一样分子量,不一样亲和力蛋白质。

三、噬菌体展示技术应用

1.抗体筛选

将抗体可变区基因插入噬菌体基因组中,表示抗体展示到噬菌体表面,构建噬菌体展示抗体库,能够在体外模拟抗体生成过程,筛选针对任何抗原抗体。相对于杂交瘤技术,经过噬菌体展示抗体库技术筛选抗体,能够不经过免疫,缩短抗体生产周期。也能够筛选在体内免疫原性弱,或者有毒性抗原抗体,适用范围广。噬菌体展示抗体库技术不受种属限制,能够构建多种物种抗体库。从人天然库中筛选到抗体,能够不经过人源化过程,直接用于抗体药品研究。

2.新受体和配体发觉

将多肽序列展示到噬菌体表面,取得噬菌体展示多肽库。用细胞作为筛选靶标,经过差异筛选,取得出识别特定细胞多肽。经过研究该多肽序列,能够深入得到