展示文库一.噬菌体展示文库(体内展示技术)——发现新的多肽和蛋白质适体1. 噬菌体展示技术:是将外源蛋白或多肽的DNA序列插入到噬菌体外壳蛋白结构基因的适当位置,使外源基因 随外壳蛋白的表达而表达,同时,外源蛋白随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面的生物 技术到目前为止,人们已开发出了单链丝状噬菌体展示系统、久噬菌体展示系统、T4噬 菌体展示系统等数种噬菌体展示系统2.优点:A. 高通量的淘选 将靶标分子(抗体)固定在固相载体上,加入噬菌体展示肽库(噬菌 体的数量可达1011 PFU),利用抗原-抗体的特异性亲和力将与抗体结合的噬菌体吸附在固 相载体上,不能结合的噬菌体仍在溶液中,可以通过洗涤去除,再将特异结合的噬菌体洗脱 下来,如此反复数轮扩增、淘选,即可将有用的基因从多达百万以上的噬菌体克隆中分离出 来 (ps:高通量 大规模)B. 可用于模拟表位的筛选 利用噬菌体展示技术得到模拟表位的报道较多( Giuseppe, 2001; Seshi et al., 2002; Ouyang et al., 2003)李全喜等(1997)利用单抗 9E10 筛选噬菌体 随机肽库,结果获得了两个阳性克隆,其中一个与抗原天然序列同源,而另一个则完全不同(即为模拟表位)。
模拟表位同样可诱发与天然表位相似的特异性免疫反应,例如利用乙肝 病毒的模拟表位免疫小鼠可诱导产生高滴度的乙肝病毒抗体C. 易于纯化 重组噬菌体的纯化步骤简单、不要求昂贵的试剂与设备,在一般的实验室 条件下就可以完成目前用于鉴定表位和受体所用的噬菌体载体为M13单链噬菌体由于 M13 噬菌体是温和型噬菌体,不裂解宿主菌,成熟的噬菌体可分泌到培养基中,通过离心 收集培养上清,再向其中加入沉淀剂即可将上清中大量噬菌体粒子沉淀下来,从而富集得到 含外源基因产物的重组噬菌体3应用:该技术作为筛选与多种靶分子(如核酸、抗体、酶类、细胞表面受体等)具有特异性亲和 力或活性的肽的一个有效方法 , 自问世以来 , 已取得了很大的发展 , 并被广泛地应用于 基因治疗、基因疫苗研究、抗原表位研究、药物筛选与设计、研究细胞信号传导等领域 噬菌体展示技术已在新型疫苗的研制、酶抑制剂的筛选、医学诊断和治疗、多肽药物的开 发、蛋白质相互作用的研究等领域得到了广泛的应用,并显示了良好的应用前景二.酵母双杂交技术(体内展示技术)——体内蛋白质相互作用分析三.核糖体展示文库(体外展示技术)1.核糖体展示技术(Ribosome Display Technology, RDT)是由PlUckthun实验室在多聚核糖体展示技术的基础上改进而来的一种利用功能性蛋白相 互作用讲行筛选的新技术,它将正确折叠的蛋白及其mRNA同时结合在核糖体上,形成 mRNA-核糖体-蛋白质三聚体,使目的蛋白的基因型和表型联系起来,2.应用: 可用于抗体及蛋白质文库选择、蛋白质体外改造等。
运用此技术已成功筛选到一些与靶分 子特异结合的高亲和力蛋白质, 包括抗体、 多肽、 酶等, 是蛋白质筛选的重要工具3.优点 核糖体展示技术完全在体外进行,与噬菌体或酵母菌展示技术相比具有建库简单、库容量大 分子多样性强、筛选方法简便、无需选择压力,还可通过引入突变和重组技术来提高靶标蛋 白的亲和力等优点,是一种筛选大型文库和获取分子进化强有力的方法四.RNA展示文库(体外展示技术)1.RNA 展示文库:mRNA展示技术又称mRNA-蛋白质融合体展示技术,是一种新兴的体外多肽筛选技术可 以运用于生物分子配体的发现和相互作用的分析① 原理:嘌吟霉素是一种分子质量小、化学性质为稳定的氨酰tRNA类似物当3‘端带有嘌 吟霉素连接子的mRNA在体外翻译系统中完成翻译时,嘌吟霉素模拟tRNA末端的氨酰基 结构,进入核糖体的A位点,抑制了蛋白质的翻译,在新生肽链和嘌吟霉素的0-甲基酪氨 酸之间形成稳定的酰胺键,使mRNA的3'端与多肽的羧基 端共价结合起来② 步骤1)化学合成编码多肽库的DNA库,并对DNA进行特殊加工,在5 '端添加T7聚合酶启 动子、翻译增强子、翻译起始密码子等序列;在3'端添加亲和纯化标签。
2) 在体外利用T7聚合酶将DNA转录成RNA,把RNA的3 '端和带有嘌吟霉素的连接 子结合,带有嘌吟霉素连接子的诱饵RNA和RNA文库在无细胞系翻译体系中共翻译,通 过嘌吟霉素的作用,mRNA与其所翻译的蛋白质结合起来形成mRNA-蛋白质融合体,从而 实现了基因型(mRNA)和表型(蛋白质)的结合3) 利用翻译蛋白所带的亲和标签,用亲和层洗技术将mRNA-蛋白质融合体纯化出来,并 对mRNA进行反转录,生成cDNA-mRNA-蛋白质融合体4) 采用ELISA、磁珠法等,将筛选的靶物质固定化于固相载体上,含有目标蛋白的 cDNA-mRNA-蛋白质融合体就能与固相载体上的靶物质特异性结合而得到分离5) 通过洗脱液将猎物cDNA-mRNA-蛋白质融合体洗脱下来,加酶分解得到cDNA,将其 进行PCR,所得产物进入下一轮循环经多次循环,目标蛋白及其编码的基因序列得到富集 和分离2.优点 作为一种体外展示技术, mRNA 具有多肽库容量大、筛选效率高、操作简便等共同特点 反转录的cDNA/mRNA的杂交双链,避免了 RNA二级结构、三级结构对体外筛选的干扰3.应用主要应用于发现RNA、小分子、蛋白质等新的蛋白质配体和阐明蛋白质与药物在细胞中的 相互作用机制。
其他可能的特殊运用有自组装蛋白质芯片、非天然氨基酸的文库和多肽的化 学修饰。