聯系我們
展示技術，尤其是噬菌體展示技術，在許多領域得到(dào)了(le)廣泛的應用(yòng)。展示技術的理(lǐ)論核心是噬菌體表面的蛋白(bái)質/肽與同一噬菌體内部的編碼DNA序列之間的物理(lǐ)聯系。從(cóng)噬菌體展示的肽/蛋白(bái)/抗體庫出發，利用(yòng)下(xià)一代測序技術(NGS)日益強大(dà)的DNA測序/解碼能(néng)力，可以很(hěn)容易地以高(gāo)通量的方式獲得豐富的蛋白(bái)質相關信息。基于這(zhè)些(xiē)信息，許多科學和(hé)臨床問題可以很(hěn)容易地解決。在過去的幾年裏，在NGS、液滴技術和(hé)大(dà)規模寡核苷酸合成的幫助下(xià)，我們已經見證了(le)噬菌體展示技術在技術開(kāi)發和(hé)應用(yòng)方面的巨大(dà)進步。今天小(xiǎo)編将分享當前噬菌體展示技術的最新進展。
1985年，Smith将EcoRI基因片段插入噬菌體f1的基因組中得到(dào)了(le)最終的噬菌體，命名爲fECO1，它保留了(le)噬菌體的傳染性和(hé)外(wài)源蛋白(bái)EcoRI對(duì)抗體的可及性。fECO1的誕生标志着一種新的技術噬菌體展示技術被發明(míng)，并且正是由于這(zhè)一進展，Smith教授獲得2018年諾貝爾化學獎。
作(zuò)爲展示技術的核心，感興趣的蛋白(bái)質在物理(lǐ)上(shàng)與其編碼的DNA片段相連。與解碼蛋白(bái)質序列的方法相比，DNA測序技術要先進得多。利用(yòng)下(xià)一代測序(NGS)的強大(dà)功能(néng)，可以通過NGS的展示平台回答(dá)蛋白(bái)質相關的問題。除了(le)Smith所描述的噬菌體展示系統，更多其他(tā)的展示平台也(yě)逐漸被開(kāi)發出來(lái)，如基于Ff噬菌體、λ噬菌體、T7噬菌體、T4噬菌體、大(dà)腸杆菌、植物乳杆菌、酵母等展示系統;mRNA展示技術;核糖體展示系統;和(hé)SNAP展示系統等。迄今爲止，已經發表了(le)許多關于展示平台的綜述文(wén)章和(hé)書籍，涵蓋了(le)展示平台的各個方面，如基于Ff噬菌體的展示系統，基于Ff噬菌體的載體，以及展示庫建設的策略。接下(xià)來(lái)，我們将主要關注噬菌體展示技術的最新進展和(hé)新應用(yòng)。
生物學的噬菌體展示
爲了(le)更清楚地介紹噬菌體展示技術和(hé)應用(yòng)的最新進展，首先我們需要了(le)解噬菌體的生命周期。以被廣泛應用(yòng)絲狀噬菌體爲例，如下(xià)圖所示，絲狀噬菌體由五個結構蛋白(bái)(pIII, pVI, pVII, pVIII, pIX)和(hé)一個ssDNA組成。在野生型絲狀噬菌體中，一個末端有5個pIII和(hé)pVI，另一個末端有5個pVII和(hé)pIX。剩下(xià)的pVIII，每個噬菌體約2700拷貝，與ssDNA相互作(zuò)用(yòng)。基因組長度爲6407 bp。在絲狀噬菌體生命周期的早期，噬菌體的pIII與大(dà)腸杆菌的f -菌毛相互作(zuò)用(yòng)。一旦相互作(zuò)用(yòng)發生，f -菌毛開(kāi)始解聚，噬菌體被拉入宿主。随後，ssDNA被釋放(fàng)到(dào)宿主中。将雙鏈DNA轉化爲複制形式後，作(zuò)爲模闆生成ssDNA并表達用(yòng)于組裝子代噬菌體顆粒的蛋白(bái)質。在噬菌體展示中，外(wài)源蛋白(bái)的基因片段插入到(dào)基因組中，與結構蛋白(bái)的基因融合。結果，外(wài)源蛋白(bái)與相應的結構蛋白(bái)融合。融合蛋白(bái)和(hé)ssDNA被組裝成相同的子代噬菌體粒子。由于基因與外(wài)源蛋白(bái)質之間存在物理(lǐ)聯系，可以通過基因序列間接獲得蛋白(bái)質的序列。理(lǐ)論上(shàng)，所有的結構蛋白(bái)都可以作(zuò)爲與外(wài)源蛋白(bái)融合的載體蛋白(bái)。而絲狀噬菌體的pIII和(hé)pVIII通常被用(yòng)作(zuò)載體蛋白(bái)。
噬菌體顯示技術的最新進展
噬菌體展示技術因其獨特的特性被廣泛應用(yòng)于篩選配體、鑒定表位、改善目标分子性能(néng)等領域。近年來(lái)，如圖所示，随着NGS、液滴、大(dà)量寡核苷酸合成等相關技術的發展，噬菌體展示技術得到(dào)了(le)加速發展。
噬菌體展示的最新應用(yòng)
通過噬菌體展示，可以将顯示庫中符合定義标準的克隆，如具有較高(gāo)的親和(hé)力或較高(gāo)的酶活性。近年來(lái)，噬菌體展示除了(le)應用(yòng)于篩選目标分子或組織的特異性配體外(wài)，還被進一步應用(yòng)于血清生物标志物的篩選、抗原的鑒定、病毒感染史的調查、抗體表位的解碼、Ni2+對(duì)肽切割的篩選、蛋白(bái)性質的改善等領域。
考慮到(dào)DNA和(hé)蛋白(bái)質解碼的不同，噬菌體展示是通過解碼相應DNA獲得蛋白(bái)質氨基酸序列信息的理(lǐ)想平台。近年來(lái)，随着NGS技術、液滴技術和(hé)大(dà)量寡核苷酸合成技術的發展，噬菌體展示技術在構建噬菌體文(wén)庫、解碼顯示元素、評估文(wén)庫質量等方面取得了(le)很(hěn)大(dà)進展。然而，噬菌體展示領域仍然存在一些(xiē)挑戰。毫無疑問，噬菌體展示将在不久的将來(lái)成爲連接蛋白(bái)質和(hé)相應DNA的更理(lǐ)想的平台。
轉載說明(míng)：本文(wén)圖文(wén)源自(zì)ACTA BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA SINICA，僅做學術分享使用(yòng)；感謝(xiè)每一位作(zuò)者的辛苦付出與創作(zuò)，除轉載衆多無法溯源的文(wén)章，我們均在文(wén)章中備注了(le)來(lái)源。如轉載涉及版權等問題，請(qǐng)聯系我們删除，非常感謝(xiè)！
