噬菌体展示技术及其在寄生虫研究中的应用

噬菌体展示技术是将外源蛋白或多肽的编码基因或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,并随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面的生物技术.在研究蛋白质识别或蛋白质与核酸相互作用的生物学过程、蛋白质定向改造、研制新型多肽药物、疫苗和抗体等多领域具有重要作用.就噬菌体展示技术基本原理及特点,以及噬菌体展示技术在寄生虫研究中的应用做一简要综述.     

噬菌体表面展示技术

噬菌体展示技术(PhageDisplayTechniques,PDT)是一种用于筛选和改造功能性多肽的生物技术。自问世以来,它已被广泛应用于生命科学的许多领域。对噬菌体展示技术的基本原理、噬菌体表面展示系统研究以及噬菌体展示技术的应用、展望等进行了探讨,由此可以看出:噬菌体展示技术的进一步发展,必将为生命科学及相关学科的发展带来深远的影响。     

噬菌体展示技术的原理和方法

噬菌体展示(Phage display)最早是由George开始于 1 985年1.最先构建的噬菌体多肽或抗体展示文库则始于 1990年2,3.由此,噬菌体展示技术进入了一个飞速发展的时期。噬菌体展示的基本概念是将外源蛋白质或多肽的基因表达产物与噬菌体衣壳蛋白融合,并在其表面展示,同时将其遗传密码信息整合到个体噬菌体的基因组中。这个技术的最大优点是直接将可现的表达型与其基因型联系在一起,再利用其配体的特异性亲和力,将所感兴趣的蛋白质或多肽挑选出来。       

噬菌体展示技术及其在肿瘤研究中的应用

噬菌体表面展示技术是一项特异性多肽或蛋白的筛选技术,它将随机序列的多肽或蛋白片段与噬菌体衣壳蛋白融合表达而呈现于病毒表面,被展示的多肽能保持相对独立的空间结构,使其能够与配体作用而达到模仿性筛选特异性分子表位,从而提供了高通量高效率的筛选系统。近年来噬菌体展示技术已广泛应用于肿瘤抗原抗体库的建立、单克隆抗体制备、多肽筛选、疫苗研制、肿瘤相关抗原筛选和抗原表位研究、药物设计、癌症检测和诊断、基因治疗及细胞信号转导研究等。就近年来噬菌体展示技术在肿瘤相关研究中的运用作以综述。     

辅助噬菌体在噬菌体展示中的应用及研究进展

噬菌体展示技术是一种将外源肽或蛋白质与特定噬菌体衣壳蛋白相融合,展示于噬菌体表面来构建蛋白质或多肽文库,并从中筛选目的蛋白、多肽或抗体的基因工程高新技术。噬菌粒/辅助噬菌体系统是最常用的噬菌体展示系统,此系统中辅助噬菌体对噬菌粒的复制和组装发挥着至关重要的作用。本文结合当今该领域的最新研究动态,概述了噬菌粒和辅助噬菌体双基因组系统,着重介绍了不同辅助噬菌体的特点及其突变机制,并对其应用前景进行了展望,以期为该技术的进一步完善提供一定的借鉴作用。     

噬菌体展示文库筛选技术的研究进展

噬菌体展示技术是将编码外源蛋白或多肽的基因片段定向插入到噬菌体的外壳蛋白基因区,使外源蛋白或多肽通过与噬菌体外壳蛋白融合而表达并展示于噬菌体表面,进而筛选表达特异蛋白或多肽的噬菌体,已发展成为生物学后基因组时代一个强有力的实验技术.噬菌体展示文库的筛选是其关键环节.为了提高筛选效率,许多研究者对传统的筛选技术进行了改进,如选择性感染噬菌体、迟延感染性噬菌体、以DNA为基础的筛选方法、亲合力捕获和反复筛选和封闭筛选法等,用于筛选的靶标也越来越具有多样性,使得这一技术有了更加广阔的发展前景.     

T4噬菌体表面展示技术的研究进展

噬菌体表面展示技术(phage display)是由Smith于1985年首先建立起来的一种新的生物技术[1],它能将表达的外源多肽或蛋白以融合蛋白的形式展示在噬菌体的表面,保持相对独立的空间构象和原有的生物活性[2].常用的噬菌体表面展示系统主要有丝状噬菌体、λ噬菌体及T4噬菌体展示系统等.虽然它们都具有噬菌体展示系统的优点,但对于丝状噬菌体来说,它不能展示那些难以分泌的肽和蛋白质,而且它的N端可融合外源多肽的容量有限,较大蛋白的融合会造成空间障碍,影响噬菌体的装配,使其失去感染力.而对于λ噬菌体,大分子蛋白的融合会抑制噬菌体的组装,使其生长受到影响,因此这两种噬菌体更适用于构建短肽库和cDNA表达文库[3],而不适于构建重组疫苗和表达分子量大具有完整结构域的蛋白质[4,5].     

分子文库展示技术

分子文库展示技术是一系列广泛应用于多肽、蛋白质及药物筛选和研究蛋白质间相互作用的有效的生物学技术。它将组合成的具有一定长度的随机序列寡核苷酸片段(或cDNA)克隆到特定表达载体中,使其表达产物(多肽片段或蛋白质结构域)以融合蛋白的形式展示在活的噬菌体或细胞表面。根据其蛋白质表达是否依赖于宿主表达系统,分为体内表达展示系统和无细胞展示系统(体外表达展示系统)。就其展示的部位不同又可分为噬菌体展示技术、细胞表面展示技术、核糖体展示技术、mRNA展示技术等。现对各种展示技术的基本原理及相关应用做简要综述。     

噬菌体展示技术研究进展

噬菌体表面展示技术是一种将外源蛋白或抗体可变区与噬菌体表面特定蛋白质融合并展示于其表面,构建蛋白质或抗体库,并从中筛选特异蛋白质或抗体的基因工程技术。介绍这一技术的原理、相关展示系统以及在蛋白质相互作用的研究,抗体及疫苗的制备、多肽药物的研制等方面的应用潜力和独特的优点。     

噬菌体展示技术的发展及应用

噬菌体展示技术是一种用于筛选和改造功能性多肽的生物技术 ,编码多肽的ＤＮＡ片段与噬菌体表面蛋白的编码基因融合后 ,以融合蛋白的形式在噬菌体的表面表达出多肽序列。这是一种表型与基因型的统一。噬菌体展示技术最初是以Ｍ 13噬菌体为载体的 ,其宿主菌为大肠杆菌。以大肠杆菌为宿主的展示系统还有其他 ,如λ噬菌体和Ｔ4噬菌体等展示系统。还有利用真核细胞的病毒以及酵母菌作为展示系统的。这些展示系统各有各的优势 ,但最常用的仍是Ｍ 13噬菌体表达系统。最初的噬菌体展示系统是将外源肽或蛋白质与噬菌体外壳蛋白ＰⅢ或ＰⅧ的Ｎ末端融…     

Drugs derived from phage display: From candidate identification to clinical practice

Phage display, one of today’s fundamental drug discovery technologies, allows identification of a broad range of biological drugs, including peptides, antibodies and other proteins, with the ability to tailor critical characteristics such as potency, specificity and cross-species binding. Further, unlike in vivo technologies, generating phage display-derived antibodies is not restricted by immunological tolerance. Although more than 20 phage display-derived antibody and peptides are currently in late-stage clinical trials or approved, there is little literature addressing the specific challenges and successes in the clinical development of phage-derived drugs. This review uses case studies, from candidate identification through clinical development, to illustrate the utility of phage display as a drug discovery tool, and offers a perspective for future developments of phage display technology.     

Screening of tumor-targeting peptides for diagnosis and therapy through phage display technology

Phage display technology was introduced by G. Smith in 1985, which is highly effective in the selection of affinity peptides from a library containing billions of display peptides. The obtained peptides show potential efficacy in the development of further clinical applications, especially in tumor treatment. In this review, the basic principles, limits, developments of phage display technology and peptide libraries are introduced. Following that, the amino acid sequence of tumor target peptides for hematological and other systems are discussed. Finally, the application of target peptides in the design of imaging probes and the development of target peptide drugs for diagnosis and therapy are noted.     

从噬菌体随机肽库中筛选流感病毒神经氨酸酶的抑制多肽

目的:从噬菌体呈现12肽库中筛选与流感病毒神经氨酸酶特异性结合的肽。方法:以甲三型流感病毒裂解疫苗原液为靶分子,经过3轮生物淘选,从噬菌体随机肽库中筛选与之结合的噬菌体。用ELISA方法鉴定噬菌体克隆与靶分子的结合力,用荧光方法测定噬菌体克隆对流感病毒A/Sydney/5/97(H3N2)神经氨酸酶的抑制活性。对筛选到的阳性克隆进行DNA序列测定并推导出相应的氨基酸序列。结果:经过3轮筛选后,42个噬菌体克隆与靶分子有高度亲和力,23个噬菌体克隆对流感病毒A/Sydney/5/97(H3N2)神经氨酸酶有抑制活性。对27个噬菌体克隆的测序结果表明,分别有10个和2个克隆的序列是一致的,其氨基酸序列分别为KSLSRHDHIHHH和WPRHHHSASVQT。结论:通过噬菌体肽库筛选到抑制流感病毒神经氨酸酶的12肽,为进一步研究对流感病毒神经氨酸酶有抑制活性的分子药物奠定了基础。     

Citrulline-modified phage display: a novel high-throughput discovery approach for the identification of citrulline-containing ligands

Phage display is a high-throughput technology used to identify ligands for a given target. A drawback of the approach is the absence of PTMs in phage-displayed peptides. The applicability of phage display could be broadened considerably by the implementation of PTMs in this system. The aim of this study was to investigate the possible application of citrullination, a PTM of an arginine into a citrulline amino acid, in filamentous (M13) and lytic (T7) phage display. After in vitro citrullination of T7 and M13 phages, citrullination was confirmed and the infectivity of both citrullinated and non-citrullinated phage was compared by titer determination. We demonstrated the successful in vitro citrullination of T7 and M13 phage-displayed peptides. This in vitro modification did not affect the viability or infectivity of the T7 virions, a necessary prerequisite for the implementation of this approach in T7 phage display. For M13 phage, however, the infecting phage titer decreased five-fold upon citrullination, limiting the use of this modification in M13 phage display. In conclusion, in vitro citrullination can be applied in T7 phage display giving rise to a high-throughput and sensitive approach to identify citrulline-containing ligands by the use of the strengths of phage display technology.     

基于人HMGB1-B box的抑制性小肽筛选及其抗炎功能分析

目的从噬菌体构象型7肽库中筛选人HMGB1-Bbox的抑制性小肽。方法以重组人HMGB1-Bbox为靶分子对噬菌体构象型7肽库进行6轮亲和筛选,获得Bbox结合的克隆,并经ELISA验证。选取亲和力高的克隆进行DNA测序,并推导出呈现的多肽序列,通过IL-6 ELISA检测噬菌体呈现的小肽对人HMGB1-B box致炎功能的抑制作用。结果经过6轮亲和筛选,噬菌体的回收率增加,阳性克隆得到富集。挑选15个结合力强的克隆进行测序,推导出2个多肽序列。所获两个阳性噬菌体克隆能特异性地抑制人HMGB1-B box刺激THP-1细胞产生炎症因子的能力。结论获得了噬菌体呈现的能够抑制人HMGB1-B box的两个小肽。     

Efficient display of two enzymes on filamentous phage using an improved signal sequence

Directed protein-evolution strategies generally make use of a link between a protein and the encoding DNA. In phage-display technology, this link is provided by fusion of the protein with a coat protein that is incorporated into the phage particle containing the DNA. Optimization of this link can be achieved by adjusting the signal sequence of the fusion. In a previous study, directed evolution of signal sequences for optimal display of the Taq DNA polymerase I Stoffel fragment on phage yielded signal peptides with a 50-fold higher incorporation of fusion proteins in phage particles. In this article, we show that for one of the selected signal sequences, improved display on phage can be generalized to other proteins, such as adenylate cyclases from Escherichia coli and Bordetella pertussis, and that this is highly dependent on short sequences at the C-terminus of the signal peptide. Further, the display of two enzymes on phage has been achieved and may provide a strategy for directing coevolution of the two proteins. These findings should be useful for display of large and cytoplasmic proteins on filamentous phage.     

噬菌体呈现肽库技术的应用

噬菌体呈现肽库是噬菌体显示技术的一个非常重要的分支。自问世以来,随着分子生物学技术的飞速发展,它已被广泛应用于免疫学、分子生物学、药理学、疫苗学等生命科学领域。简要概述了这一技术的应用。     

脓毒症单核巨噬细胞特异性结合肽的筛选

利用噬菌体随机肽库展示技术,筛选出与脓毒症单核/巨噬细胞特异性结合的短肽,探索脓毒症治疗的新方法.分别以经过脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)处理的人外周血单核细胞株(THP-1)细胞作为筛选的靶细胞,以未经LPS处理的THP-1细胞作为非特异性噬菌体吸附细胞,对噬菌体随机环七肽库进行4轮“差减"筛选,经过细胞ELISA验证阳性噬菌体克隆,对获得的阳性克隆进行DNA测序及生物信息学分析,并进一步利用免疫荧光实验,鉴定噬菌体克隆与LPS处理THP-1细胞的结合特异性.4轮筛选后,随机挑取的噬菌体克隆,测序后得到可与LPS处理的THP-1细胞特异性结合肽.对去冗余后的七肽进行Clustal W多序列比对分析和BlastP蛋白同源相似性分析,细胞免疫荧光检测确定获得的噬菌体展示七肽可与LPS处理的THP-1细胞特异性结合.噬菌体随机肽库技术为脓毒症单核/巨噬细胞表面靶位的筛选提供了高效、快捷的筛选体系,实验获得的多肽基序具有高度保守性和细胞特异性,这些多肽的生物活性将是下一步的研究内容.