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].     

水蛭素在噬菌体表面的展示

水蛭素是凝血酶强有力的天然抑制剂。通过改造噬菌质粒并构建水蛭素表达载体pCANTAB 5G8Hir,使水蛭素基因通过接头与噬菌体M13的gp3(197～406)基因片段融合。表达产物在gp8信号肽的引导下到达大肠杆菌周质,在辅助噬菌体M13KO7的帮助下组装到丝状噬菌体外壳上。展示在噬菌体表面的水蛭素仍然具有与凝血酶结合并抑制酶活性的作用,说明展示的水蛭素保持了正确的空间构象和生物学活性。水蛭素在噬菌体表面的功成展示为进一步开展其实验定向进化以及结构与功能关系的研究打下基础。     

噬菌体表面展示肽库技术在病毒研究中的应用

噬菌体表面展示肽库技术是近年来发展起来的用丝状噬菌体展示外源肽的一项新技术,被广泛应用于分子识别的各个领域。本文就该技术在病毒受体、病毒抗原表位、病毒抗体以及病毒疫苗和病毒性疾病的诊断等央电荷和一简要概述。     

转基因植物中Bt杀虫蛋白的重组噬菌体辅助检测

以LRP和棉花总蛋白为本底蛋白,纯化的Bt杀虫蛋白为目标蛋白,利用噬菌体展示技术从噬菌体的随机七肽库中筛选与Bt蛋白特异性结合的七肽.ELISA检测表明经过三轮淘筛过程,特异性多肽得到了高度富集,其中PH5可与Bt蛋白特异性结合.将筛选出的PH5作为Bt蛋白的“类抗体”用于抗虫转基因植物的检测,由此建立了一种新的检测方法,讨论了噬菌体展示技术在植物基因工程中的潜在应用价值.     

利用噬菌体表面展示技术筛选转铁蛋白黏附肽的研究

为了筛选转铁蛋白黏附肽,应用噬菌体表面展示技术经过三轮生物淘选,成功地从随机七肽库中得到黏附转铁蛋白的重组噬菌体克隆,经过相对亲和力常数测定和DNA测序得到4个转铁蛋白黏附肽的序列。实验中以回收率和选择比为操作参数,对淘选进行了优化,并发展了一种基于噬菌体滴度的相对亲和力常数测定方法。转铁蛋白受体是一种有效的肿瘤标记物,利用转铁蛋白为载体可以实现药物靶向运输,因此转铁蛋白黏附肽将是重组蛋白质药物连接转铁蛋白的有用标签。     

噬菌体表面表达抗汉坦病毒衣壳蛋白单链抗体的研究

噬菌体展示表达(Phage display expression)的主要特点是将特定分子的基因型和表型统一 在同一噬菌体颗粒内,其基因组中含有表达蛋白基因,在噬菌体表面进行特定的表达.该技 术为研制工程抗体提供一新的途径,在九十年代逐渐被人们认识并得到极其广泛的应用 [1,2].噬菌体表面表达技术适于表达Fv和Fab分子片段,当表达的抗体基因与噬菌 体外壳蛋白基因Ⅲ融合时,在噬菌体颗粒表面呈现单价表达,与噬菌体外壳蛋白基因Ⅷ融合时,呈现多价表达.     

利用丝状噬菌体展示技术进行抗原决定族图谱及其基因工程的研究

噬茵体展示是90年代初发展起来的一种新型表达技术。其主要特点是得到表达的蛋白或肽段能够被展示在病毒粒子的表面,从而使得大规模的专一性选择成为可能。目前此技术已被广泛用于生命科学研究的不同领域。比较突出的有抗体工程的研究,随机抗原决定族库的研究．以及随机肽在新药开发中的研究。本文将集中回顾一下噬菌体展示技术在抗原决定族定位研究中的应用,及其在新型诊断试剂和疫苗开发中的潜在前景。     

禽流感病毒核蛋白在噬菌体表面的展示

利用PCR技术,扩增禽流感病毒（AIV）核蛋白基因片段,将其克隆至pR质粒的T4噬菌体SOC基因C末端获得重组质粒pR—np,以此重组载体转化大肠杆菌Escherichia coli2（E2）,用溶菌酶缺陷噬菌体T4-zl感染重组E2菌,重组载体与缺陷噬菌体T4-zl基因发生同源重组,将np基因整合到噬菌体基因组中,用PCR方法筛选重组噬菌体并命名为T4-zl—np。经Western blot免疫电镜与ELISA检测证实,T4-zl-np表达的NP融合蛋白具有免疫学活性。结果表明,AIV核蛋白成功地在T4噬菌体表面展示,为禽流感防治奠定了基础。     

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。     

噬菌体展示的豆蔻酰转移酶抑制肽序列结构和功能研究

对一个具有很强的抑制豆蔻酰转移酶活性的抑制肽噬菌体所展示的随机区１５肽序列ＴＷＰＶＶＨＧＡＣＲＡＨＧＨＣ进行关键氨基酸残基的单点,双点和缺失等一系列突变研究,以确定其功能区段。结果显示;Ｗ２Ａ,Ｈ６Ｎ和Ｈ６Ｒ突变抑制活性明显下降,Ｐ３Ａ,Ｖ４Ｖ５→Ｖ４Ａ５双点突变对活性也有一定的影响,而Ｖ４Ｖ５→Ｗ４Ｗ５,Ｈ１２Ｎ,Ｈ１４Ｎ,Ｃ９Ｓ,Ｃ１５Ｓ,ΔＣ１５,ΔＨ１４Ｃ１５和Δ９－Ｃ１５等突变对则基本上     

A Protocol for Phage Display and Affinity Selection Using Recombinant Protein Baits

Using recombinant phage as a scaffold to present various protein portions encoded by a directionally cloned cDNA library to immobilized bait molecules is an efficient means to discover interactions. The technique has largely been used to discover protein-protein interactions but the bait molecule to be challenged need not be restricted to proteins. The protocol presented here has been optimized to allow a modest number of baits to be screened in replicates to maximize the identification of independent clones presenting the same protein. This permits greater confidence that interacting proteins identified are legitimate interactors of the bait molecule. Monitoring the phage titer after each affinity selection round provides information on how the affinity selection is progressing as well as on the efficacy of negative controls. One means of titering the phage, and how and what to prepare in advance to allow this process to progress as efficiently as possible, is presented. Attributes of amplicons retrieved following isolation of independent plaque are highlighted that can be used to ascertain how well the affinity selection has progressed. Trouble shooting techniques to minimize false positives or to bypass persistently recovered phage are explained. Means of reducing viral contamination flare up are discussed.     

利用噬菌体抗体库筛选U251细胞血清应答基因蛋白特异抗体

利用噬菌体表面展示抗体库对不同血清处理U251细胞吸附的抗体进行差异筛选,筛选获得血清饥饿细胞吸附的阳性噬菌体克隆96个和血清饥饿后恢复血清培养细胞吸附的阳性噬菌体克隆82个。细胞免疫组化检测发现应答反应差异较大的抗体2个,即血清饥饿培养细胞特异反应的抗体1个（11号抗体）和血清饥饿后恢复血清培养细胞特异反应的抗体1个（2号抗体）,其中2号抗体在恢复血清培养细胞中的应答反应强于血清饥饿培养细胞,是一个血清应答基因蛋白特异抗体,且在血清饥饿后恢复血清培养不同时间的U251细胞中具有一定的特异性反应。该研究为寻找与细胞周期调控有关的因子奠定了基础,同时对肿瘤的诊断和治疗研究也有重要意义。     

噬菌体展示 protein A 及 protein L Ig 结合单结构域随机组合文库及 Ig 亲和筛选

Protein A 和 protein L 是细菌产生的两种结构和功能均不同的免疫球蛋白 (immunoglobulin , Ig) 结合分子,在细菌的致病中起重要作用 . 用含 SacⅠ位点的特定引物 PCR 分别扩增制备 protein A 的 A 、 B 、 C 、 D 抗体结合结构域和 protein L 的 B3 抗体结合结构域,各结构域 DNA 片段经 SacⅠ酶切后,再随机连接形成各种不同长度的分子组合文库,将该文库呈现在噬菌体表面构建了噬菌体展示 Ig 结合分子单结构域随机组合文库,所建组合文库容量为 2.3×10⁶个菌落形成单位,滴度为 4.1×10¹¹TU/ml , 包含各种单结构域片段,并以随机方式连接 . 用人 Ig 对该文库进行 4 轮亲和筛选,随机挑选 36 个代表性的阳性克隆进行序列测定分析表明,亲和筛选获得了多种非天然形式存在的新的 Ig 结合分子结构,其中 32 个克隆具有由 protein L 的单结构域和 protein A 的单结构域间隔重复排列而成的特征性 (MDPL-MDPA)n 结构 . 对噬菌体展示 Ig 结合分子单结构域随机组合文库的体外分子进化研究的尝试,为 Ig 结合分子的结构和功能研究提供了一新的途径,也为 Ig 结合分子的定向改造打下基础 .     

高亲和力抗乙型肝炎病毒PreS1的人源单链抗体的获得:天然及免疫抗体库的对比研究

以健康人的外周血淋巴细胞为来源,以偶联BSA的乙型肝炎病毒PreS1肽体外免疫.分别从免疫和未经免疫的淋巴细胞提取RNA,扩增抗体基因,构建大容量天然单链抗体(scFv)噬菌体展示文库和体外免疫scFv抗体库.以PreS1肽进行3轮淘选后,抗原抗体反应结果显示,从免疫库中获得了亲和力10-7～10-8 M的抗乙型肝炎病毒PreS1的单链抗体,高于天然库的结果(10-6～10-7 M).测序结果表明两株抗体均为人抗体.为基因工程抗体用于临床治疗乙型肝炎奠定基础.同时证明淋巴细胞体外免疫方法构建的免疫抗体库优于大容量天然抗体库.     

一种新的乙型肝炎病毒表面抗原结合蛋白的筛选、表达及其生物学活性的初步研究

为了研究乙肝病毒侵染肝细胞过程中的功能蛋白 ,通过印迹免疫分析技术从人肝cDNA噬菌体表达库中筛选出一株编码乙肝表面抗原结合蛋白 (hepatitisBsurfaceantigenbindingprotein ,HBsAg BP)的cDNA克隆 .基因测序结果表明 ,该cDNA具有独立的开放阅读框架 ,编码 1个由 344个氨基酸残基构成的可溶性蛋白分子 ,属于免疫球蛋白超家族成员 .将该基因克隆到原核表达载体pTriplEx后 ,在E .coliXL1 Blue菌株中获得 4 4kD的重组蛋白 .重组蛋白经Western印迹和ELISA实验证明具有与乙肝表面抗原特异性结合的能力 .进一步经流式细胞仪实验显示 ,在纯化的重组蛋白存在的情况下 ,天然的HBsAg与肝细胞株HepG2的亲和力显著增高 .结果显示 ,该乙肝表面抗原结合蛋白可能是介导乙肝病毒对肝细胞亲和侵染的可溶性辅助受体 .     

烟草内源铁蛋白NtFer1和NtFer2的相互作用

以2个烟草铁蛋白基因全长序列（NtFer1和Mnr2,GenBank登录号：AY083924和AY141105）为基础,利用细菌双杂交系统分析不同烟草铁蛋白亚基之间及相同铁蛋白亚基之间的互作关系,并利用Northern杂交分析2个铁蛋白基因的特异表达。结果表明,铁蛋白基因NtFer1和Mnr2在叶片中均有表达,同时2种亚基之间存在很强的互作关系,说明在叶片中组成铁蛋白的24个亚基可能有3种类型,或来自单一的NtFer1亚基,或来自单一的NtFer2亚基,也可能来源于不同的铁蛋白亚基。在烟草根部组织中只有铁蛋白NtFer1基因大量表达,而MFPr2基因的表达非常微弱,所以根部的铁蛋白大分子可能由单一的铁蛋白NtFer1亚基聚合而成的。     

高亲和力抗乙型肝炎病毒PreS1的人源单链抗体的获得：天然及免疫抗体库的对比研究(英)

以健康人的外周血淋巴细胞为来源,以偶联BSA的乙型肝炎病毒PreS1肽体外免疫.分别从免疫和未经免疫的淋巴细胞提取RNA,扩增抗体基因,构建大容量天然单链抗体（scFv）噬菌体展示文库和体外免疫scFv抗体库.以PreS1肽进行3轮淘选后,抗原抗体反应结果显示,从免疫库中获得了亲和力10^-7～10^-8 M的抗乙型肝炎病毒PreS1的单链抗体,高于天然库的结果（10^-6～10^-7 M）.测序结果表明两株抗体均为人抗体.为基因工程抗体用于临床治疗乙型肝炎奠定基础.同时证明淋巴细胞体外免疫方法构建的免疫抗体库优于大容量天然抗体库.     

重组人Doppel蛋白的表达及其细胞毒性作用的研究

Doppel(Dpl)蛋白是新近发现的PrP相关蛋白.根据GenBank公布的人PRND cDNA序列设计合成特异性引物,用PCR方法从人外周血白细胞总DNA中扩增获得531 bp的人PRND完整基因序列,测序正确后克隆至表达载体,转化大肠杆菌JM109,IPTG诱导表达重组人Doppel(rhDpl)蛋白.目的蛋白以包涵体形式表达,表达量占菌体总蛋白的60%以上.表达产物用Ni2 亲和层析柱纯化及羟胺化学裂解法去除标签蛋白,SDS-PAGE检测证实,纯化的rhDpl蛋白相对分子量约为15 kD.Trypan Blue及MTT实验显示,在50μg/mL及以上剂量时,rhDpl蛋白具有抑制人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞生长的作用,在100μg/mL及以上剂量时,rhDpl具有杀伤HeLa细胞的活性,呈现明显的剂量和时间依赖性.Hoechst33342荧光染色观察显示经rhDpl作用的人神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y呈现出细胞凋亡现象.这些结果提示Dpl蛋白具有体外细胞毒作用,并呈现明显的组织类型特异性.以上工作为进一步了解人Dpl蛋白体内外生物学作用奠定了基础.     

淀粉样前体蛋白和LRP6在大肠杆菌中的表达及其体外相互作用

 淀粉样前体蛋白 (APP)是阿尔茨海默氏病 (AD)发病过程中有重要作用的蛋白 .利用酵母双杂交的方法发现低密度脂蛋白受体相关蛋白 6(LRP6)羧基端可和 APP羧基端片段相互作用 .分别构建了 APP和 LRP6的原核表达载体 ,并利用大肠杆菌获得 GST- APP1 0 6、MBP- LRP6融合蛋白 .体外相互作用研究证实了 APP羧基端和 LRP6羧基端之间的结合 .这使与 AD相关的两个重要蛋白 apo E和 APP联系起来 ,并提示 LRP6可能在 APP代谢和 Aβ产生中起重要作用 .