展示技術(shù)，尤其是噬菌體展示技術(shù)，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。展示技術(shù)的理論核心是噬菌體表面的蛋白質(zhì)/肽與同一噬菌體內(nèi)部的編碼DNA序列之間的物理聯(lián)系。從噬菌體展示的肽/蛋白/抗體庫出發(fā)，利用下一代測序技術(shù)(NGS)日益強(qiáng)大的DNA測序/解碼能力，可以很容易地以高通量的方式獲得豐富的蛋白質(zhì)相關(guān)信息?；谶@些信息，許多科學(xué)和臨床問題可以很容易地解決。在過去的幾年里，在NGS、液滴技術(shù)和大規(guī)模寡核苷酸合成的幫助下，我們已經(jīng)見證了噬菌體展示技術(shù)在技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用方面的巨大進(jìn)步。今天小編將分享當(dāng)前噬菌體展示技術(shù)的最新進(jìn)展。

1985年，Smith將EcoRI基因片段插入噬菌體f1的基因組中得到了最終的噬菌體，命名為fECO1，它保留了噬菌體的傳染性和外源蛋白EcoRI對抗體的可及性。fECO1的誕生標(biāo)志著一種新的技術(shù)噬菌體展示技術(shù)被發(fā)明，并且正是由于這一進(jìn)展，Smith教授獲得2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

作為展示技術(shù)的核心，感興趣的蛋白質(zhì)在物理上與其編碼的DNA片段相連。與解碼蛋白質(zhì)序列的方法相比，DNA測序技術(shù)要先進(jìn)得多。利用下一代測序(NGS)的強(qiáng)大功能，可以通過NGS的展示平臺回答蛋白質(zhì)相關(guān)的問題。除了Smith所描述的噬菌體展示系統(tǒng)，更多其他的展示平臺也逐漸被開發(fā)出來，如基于Ff噬菌體、λ噬菌體、T7噬菌體、T4噬菌體、大腸桿菌、植物乳桿菌、酵母等展示系統(tǒng);mRNA展示技術(shù);核糖體展示系統(tǒng);和SNAP展示系統(tǒng)等。迄今為止，已經(jīng)發(fā)表了許多關(guān)于展示平臺的綜述文章和書籍，涵蓋了展示平臺的各個(gè)方面，如基于Ff噬菌體的展示系統(tǒng)，基于Ff噬菌體的載體，以及展示庫建設(shè)的策略。接下來，我們將主要關(guān)注噬菌體展示技術(shù)的最新進(jìn)展和新應(yīng)用。
生物學(xué)的噬菌體展示
為了更清楚地介紹噬菌體展示技術(shù)和應(yīng)用的最新進(jìn)展，首先我們需要了解噬菌體的生命周期。以被廣泛應(yīng)用絲狀噬菌體為例，如下圖所示，絲狀噬菌體由五個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白(pIII, pVI, pVII, pVIII, pIX)和一個(gè)ssDNA組成。在野生型絲狀噬菌體中，一個(gè)末端有5個(gè)pIII和pVI，另一個(gè)末端有5個(gè)pVII和pIX。剩下的pVIII，每個(gè)噬菌體約2700拷貝，與ssDNA相互作用?；蚪M長度為6407 bp。在絲狀噬菌體生命周期的早期，噬菌體的pIII與大腸桿菌的f -菌毛相互作用。一旦相互作用發(fā)生，f -菌毛開始解聚，噬菌體被拉入宿主。隨后，ssDNA被釋放到宿主中。將雙鏈DNA轉(zhuǎn)化為復(fù)制形式后，作為模板生成ssDNA并表達(dá)用于組裝子代噬菌體顆粒的蛋白質(zhì)。在噬菌體展示中，外源蛋白的基因片段插入到基因組中，與結(jié)構(gòu)蛋白的基因融合。結(jié)果，外源蛋白與相應(yīng)的結(jié)構(gòu)蛋白融合。融合蛋白和ssDNA被組裝成相同的子代噬菌體粒子。由于基因與外源蛋白質(zhì)之間存在物理聯(lián)系，可以通過基因序列間接獲得蛋白質(zhì)的序列。理論上，所有的結(jié)構(gòu)蛋白都可以作為與外源蛋白融合的載體蛋白。而絲狀噬菌體的pIII和pVIII通常被用作載體蛋白。 噬菌體顯示技術(shù)的最新進(jìn)展
噬菌體展示技術(shù)因其獨(dú)特的特性被廣泛應(yīng)用于篩選配體、鑒定表位、改善目標(biāo)分子性能等領(lǐng)域。近年來，如圖所示，隨著NGS、液滴、大量寡核苷酸合成等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，噬菌體展示技術(shù)得到了加速發(fā)展。 噬菌體展示的最新應(yīng)用
通過噬菌體展示，可以將顯示庫中符合定義標(biāo)準(zhǔn)的克隆，如具有較高的親和力或較高的酶活性。近年來，噬菌體展示除了應(yīng)用于篩選目標(biāo)分子或組織的特異性配體外，還被進(jìn)一步應(yīng)用于血清生物標(biāo)志物的篩選、抗原的鑒定、病毒感染史的調(diào)查、抗體表位的解碼、Ni2+對肽切割的篩選、蛋白性質(zhì)的改善等領(lǐng)域。 考慮到DNA和蛋白質(zhì)解碼的不同，噬菌體展示是通過解碼相應(yīng)DNA獲得蛋白質(zhì)氨基酸序列信息的理想平臺。近年來，隨著NGS技術(shù)、液滴技術(shù)和大量寡核苷酸合成技術(shù)的發(fā)展，噬菌體展示技術(shù)在構(gòu)建噬菌體文庫、解碼顯示元素、評估文庫質(zhì)量等方面取得了很大進(jìn)展。然而，噬菌體展示領(lǐng)域仍然存在一些挑戰(zhàn)。毫無疑問，噬菌體展示將在不久的將來成為連接蛋白質(zhì)和相應(yīng)DNA的更理想的平臺。
轉(zhuǎn)載說明：本文圖文源自ACTA BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA SINICA，僅做學(xué)術(shù)分享使用；感謝每一位作者的辛苦付出與創(chuàng)作，除轉(zhuǎn)載眾多無法溯源的文章，我們均在文章中備注了來源。如轉(zhuǎn)載涉及版權(quán)等問題，請聯(lián)系我們刪除，非常感謝！