噬菌体表面展示技术原理及四大分类详解

噬菌体展示技术(phage display technology)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。

噬菌体展示技术(phage display technology)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。

 

噬菌体表面展示技术原理:

 

噬菌体展示技术是将多肽或蛋白质的编码基因或目的基因片段克隆入噬菌体外壳蛋白结构基因的适当位置,在阅读框正确且不影响其他外壳蛋白正常功能的情况下,使外源多肽或蛋白与外壳蛋白融合表达,融合蛋白随子代噬菌体的重新组装而展示在噬菌体表面。被展示的多肽或蛋白可以保持相对独立的空间结构和生物活性,以利于靶分子的识别和结合。肽库与固相上的靶蛋白分子经过一定时间孵育后,洗去未结合的游离噬菌体,然后以竞争受体或酸洗脱下与靶分子结合吸附的噬菌体,洗脱的噬菌体感染宿主细胞后经繁殖扩增,进行下一轮洗脱,经过3轮~5轮的“吸附-洗脱-扩增”后,与靶分子特异结合的噬菌体得到高度富集。所得的噬菌体制剂可用来做进一步富集有期望结合特性的目标噬菌体。

 

 

噬菌体展示系统的分类:

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6.4 kb,编码10种蛋白,其中5种为结构蛋白,包括主要衣壳蛋白的PⅧ 和次要衣壳的pⅢ 、pⅥ 、PⅦ 和PⅨ 。其中,pⅢ 和PⅧ 是噬菌体展示中最常用的两种蛋白,构建了pⅢ 和PⅧ 展示系统。pⅢ 蛋白分子量为42 kDa,分布在噬菌体颗粒的一端。一般一个噬菌体有3-5个拷贝的pⅢ 蛋白,可在N端的柔性连接区插入外源蛋白或者多肽。pⅢ 系统的主要优点是对展示的外源蛋白大小无严格的要求,该系统可以用来展示分子量较大的蛋白。PⅧ 蛋白的分子量为5.2 kDa,主要分布在噬菌体颗粒的两侧。由于该蛋白的分子量很小,只适合用来展示外源短肽。外源肽段的太大会影响病毒包装,不能形成有功能的噬菌体。但由于pⅢ蛋白拷贝数较多,该系统比较适合用来筛选低亲和力的配体。

 

 

2.λ噬菌体展示系统

λ噬菌体是长尾噬菌体科的一种温和噬菌体,有直径55nm的二十面体头部,末端有细长尾丝。基因组为48.5 kb的线性双链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即环化。噬菌体的头部由D蛋白和V蛋白构成,可以构建D蛋白和V蛋白的展示系统。λ噬菌体是在宿主细胞内完成装配的,无需将外源肽或蛋白分泌到细菌胞膜外,可展示有活性的大分子蛋白质(100 kDa以上蛋白质)及宿主细胞有毒性的蛋白质,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,噬菌体衣壳的有两种非必需外壳蛋白:SOC(small outer capsid protein)和HOC(highly antigenic outer capsid protein)。T4 噬菌体表面展示是将外源多肽或蛋白质分别与SOC位点的C末端和HOC 位点的N末端融合而展示于T4 噬菌体表面。T4噬菌体的主要优点是可以实现SOC位点和HOC位点同时展示,展示的拷贝数也较多。

  

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噬菌体展示系统可以高拷贝展示50个氨基酸的多肽,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个氨基酸残基的多肽或蛋白质。因此,广泛应用于筛选不同分子量,不同亲和力的蛋白质。

 

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  • 发表于 2023-08-08 16:39
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xiaoqin2023
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