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在生命科學領域中，有兩種極爲重要的生物大(dà)分子一直在被科學家們研究，一種是執行大(dà)部分生命活動的蛋白(bái)質，一種是承載遺傳信息的核酸。在噬菌體展示技術出現(xiàn)以前，無論是成本、通量抑或效率，解碼核酸序列的能(néng)力遠優于解碼蛋白(bái)質序列的能(néng)力。科學家們利用(yòng)噬菌體展示技術将蛋白(bái)質相關信息轉化爲核酸信息後，通過高(gāo)通量測序來(lái)實現(xiàn)對(duì)蛋白(bái)質信息的解讀，這(zhè)也(yě)爲蛋白(bái)質研究提供了(le)更爲便捷的方法。
噬菌體展示技術其原理(lǐ)在于将展示在其表面上(shàng)的蛋白(bái)質/抗體或者小(xiǎo)肽的序列與編碼它們的核酸序列進行關聯，利用(yòng)噬菌體的超強擴增能(néng)力構建小(xiǎo)肽或者抗體文(wén)庫，多樣性可以達到(dào)109以上(shàng)；然後利用(yòng)噬菌體展示技術通過多輪淘選得到(dào)針對(duì)特定對(duì)象的親和(hé)肽或者抗體。
那麽噬菌體展示技術是如何發現(xiàn)和(hé)發展的呢(ne)？這(zhè)首先得從(cóng)噬菌體開(kāi)始說起。
噬菌體是一類病毒，顧名思義是吞噬細菌、真菌、超級細菌等微生物的病毒。自(zì)然界中，噬菌體無處不在，以其極端的多樣性持續颠覆生命領域的“遊戲規則”，被生物科學家成爲生命宇宙的“暗物質”，也(yě)被開(kāi)發成爲病原微生物防控的“核武器”。除此之外(wài)，噬菌體展示是其應用(yòng)的一個重要領域。
1985年，G. P. Smith教授将EcoR I基因片段插入絲狀噬菌體f1的BamH I位點，轉化E. coli，通過與f1噬菌體的結構蛋白(bái)融合，成功将EcoR I（“顔值”）展示于噬菌體的表面(1)。此後，随着大(dà)量噬菌體展示文(wén)庫的構建、遺傳操作(zuò)體系的建立以及展示平台與體系的拓展，噬菌體展示技術在不同領域，尤其是蛋白(bái)質和(hé)抗體相關領域，發揮了(le)重要作(zuò)用(yòng)。
噬菌體展示技術有多種分類标準。根據噬菌體的不同，可以分爲M13、T7、T4、λ等多種體系；根據載體的不同，可以分爲噬菌體載體（True Phage）和(hé)噬菌粒載體（Phagemid）；根據文(wén)庫的不同，可以分爲随機肽庫、cDNA文(wén)庫、抗體文(wén)庫、蛋白(bái)質文(wén)庫等。
M13噬菌體展示系統
單鏈絲狀噬菌體（M13）屬于絲狀噬菌體，含有單鏈DNA基因組，其衣殼蛋白(bái)爲管狀，通常由幾千個拷貝的主要衣殼蛋白(bái)（PⅧ）和(hé)位于尾端的次要衣殼蛋白(bái)（PⅢ）組成。由于該蛋白(bái)的分子量很(hěn)小(xiǎo)，隻适合用(yòng)來(lái)展示外(wài)源短肽。外(wài)源肽段的太大(dà)會(huì)影響病毒包裝，不能(néng)形成有功能(néng)的噬菌體。該系統比較适合用(yòng)來(lái)篩選低(dī)親和(hé)力的配體。
T7噬菌體展示系統
T7 噬菌體基因組爲線性雙鏈DNA，其衣殼蛋白(bái)通常有兩種形式，即10A(344個氨基酸殘基)和(hé)10B(397個氨基酸殘基)，10B衣殼蛋白(bái)區(qū)存在于噬菌體表面，所以被用(yòng)來(lái)構建噬菌體展示系統。與M13系統相比，T7噬菌體直接使宿主菌進行裂解，不需經過分泌過程，廣泛應用(yòng)于篩選不同分子量，不同親和(hé)力的蛋白(bái)質。
T4噬菌體展示系統
T4噬菌體基因組DNA爲雙鏈線形，呈環狀排列，噬菌體衣殼的有兩種非必需外(wài)殼蛋白(bái)SOC(small outer capsid protein，9 ku)和(hé)HOC(highly antigenic outer capsid protein，40 ku)，因此它表達的蛋白(bái)不需要複雜(zá)的蛋白(bái)純化，可展示各種大(dà)小(xiǎo)的多肽或蛋白(bái)質，很(hěn)少受到(dào)限制。
λ噬菌體展示系統
λ噬菌體是長尾噬菌體科的一種溫和(hé)噬菌體，有直徑55nm的二十面體頭部，末端有細長尾絲。基因組爲48.5 kb的線性雙鏈DNA分子，有黏性末端即單鏈延伸12個核苷酸，感染後線性基因組可立即環化。噬菌體的頭部由D蛋白(bái)和(hé)V蛋白(bái)構成，可以構建D蛋白(bái)和(hé)V蛋白(bái)的展示系統。λ噬菌體是在宿主細胞内完成裝配的，無需将外(wài)源肽或蛋白(bái)分泌到(dào)細菌胞膜外(wài)，可展示有活性的大(dà)分子蛋白(bái)質（100 kDa以上(shàng)）及宿主細胞有毒性的蛋白(bái)質，适用(yòng)範圍極廣。
