15 噬菌体展示技术的原理
噬菌体展示技术的原理及应用
8、 DNA结合蛋白：
锌指蛋白是一类 DNA 结合小肽结构物，这些结 构含有锌，能用于构建一个大的蛋白区域，去识别 和结合特殊的 DNA 序列。噬菌体展示技术也可以用 于创造一个大的、具有识别不同 DNA 序列的 锌指 的多肽库。利用这个多肽库，可以研究有关氨基酸 序列与 DNA 结合位点之间的识别规则，可以通过设 计 锌指多肽去控制基因的表达，比如抑制小鼠细胞 系中的癌基因，也可以启动表达质粒的基因，或干 扰病毒感染插入的片段是从 某些组织或细胞中抽提的mRNA 的互补DNA 片 段,它用来筛选与受体特异性结合的片段。一般可 利用M13 噬菌体或其他表 达一部分真核蛋白,而M13 噬菌体和其他E. coli噬 菌体所能表达的真核蛋白更少。研究表明,没有一 个展示系统能够表达所有的真核细胞蛋白。无论 如何,噬菌体表面cDNA 库的表达将是研究蛋白质 之间相互作用的有用工具。cDNA 库的噬菌体展 示提供了一个应用免疫学方法进行酶：
例：碱性磷酸酶，蛋白水解酶类，等等
6、底物与抑制剂：
主要是蛋白酶的底物和其抑制剂。
7、信息传递研究:
利用噬菌体展示多肽库，发现了一些受体，如 凝血致活酶、黑皮质素受体、CD80 和一个 Hantaviral 受体；受体的配体， 如血管促生素、 αbungarotoxin， 和一些大蛋白分子中的折叠区域， 如 SH2、SH3 和 WW 区域。从多肽库中可分离 到与天然激素相似的、与受体结合的高亲和力的 多肽, 因此用完整细胞可以从多肽库中找到受体的 高选择性配体。在不知道任何有关的受体和配体 信息的情况下，用完整细胞和组织或动物，可筛 选到特异与靶组织结合的多肽和蛋白。
一、发展简史
Dulbecco等提出了在病毒表面展示外源抗原 决定簇和肽的概念。 1985年Smith — 首次利用基因工程技术将 EcoRⅠ内切酶的部分基因片段(171 bp和132 bp)与 pⅢ基因融合，获得的重组噬菌体可在体外稳定增 生，表达产物能被抗EcoRⅠ内切酶抗体所识别.。 1988年Parmley — 将已知抗原决定簇与噬菌体 PⅢ N端融合呈现在其表面，并提出通过构建随机 肽库可以了解抗体识别的抗原决定簇表位的设想.。 1990年McCafferty — 用噬菌体展示技术筛选 溶菌酶的单链抗体成功使噬菌体展示技术进入一 个广泛应用的时代。
简述噬菌体展示的基本原理和方法
简述噬菌体展示的基本原理和方法噬菌体展示是一种利用噬菌体（即细菌病毒）作为展示载体来展示外源蛋白的方法。
噬菌体是一种寄生在细菌上并以细菌为宿主的病毒，它具有高效的感染能力和高度选择性的感染靶细菌的特性，因此被广泛应用于基因工程、蛋白质工程和生物技术研究领域。
噬菌体展示的基本原理是将目标蛋白的编码基因与噬菌体的外壳蛋白基因相连接，构建成重组噬菌体基因。
在噬菌体感染细菌的过程中，重组噬菌体基因会被细菌细胞内的转录和翻译系统识别并表达出来，从而使目标蛋白与噬菌体的外壳蛋白相连，展示在噬菌体的表面。
噬菌体展示的方法主要有两种：一种是基于基因III的展示系统，另一种是基于基因VIII的展示系统。
基因III是噬菌体表面的主要外壳蛋白，通过将目标蛋白编码基因与基因III基因相连接，并在细菌细胞内进行表达，可以使目标蛋白与噬菌体的外壳蛋白连接在一起。
基因VIII则是噬菌体的次要外壳蛋白，通过将目标蛋白编码基因与基因VIII基因相连接，并在细菌细胞内进行表达，可以使目标蛋白展示在噬菌体的表面。
噬菌体展示的方法在实验室中可以通过以下步骤来进行：首先，将目标蛋白的编码基因与噬菌体的外壳蛋白基因进行连接，构建成重组噬菌体基因；然后，将重组噬菌体基因导入到感染性大肠杆菌等宿主细菌中；接着，通过培养宿主细菌，使重组噬菌体基因在细菌细胞内进行转录和翻译，从而使目标蛋白与噬菌体的外壳蛋白连接在一起；最后，通过离心分离和纯化的方法，获得展示目标蛋白的重组噬菌体。
噬菌体展示的优势在于其高效、高通量和高度选择性的表达特点。
由于噬菌体具有高效的感染能力和短周期的复制时间，可以在短时间内大量表达目标蛋白，并且可以通过筛选和分离的方法选择性地表达和纯化感兴趣的蛋白。
此外，噬菌体展示还可以实现对目标蛋白的定向进化和筛选，使其具有更好的性能和活性。
噬菌体展示在科学研究和应用领域具有广泛的应用价值。
在药物研发领域，噬菌体展示可以用于筛选和鉴定潜在药物靶点，并可以通过定向进化的方法优化药物分子的亲和性和特异性。
噬菌体展示技术
噬菌体展示技术第一篇：噬菌体展示技术介绍噬菌体作为一种针对细菌的病毒，与我们生活息息相关。
除了作为抗生素的发现者，噬菌体还可以被利用于噬菌体展示技术。
这种技术利用噬菌体表面展示的蛋白质，实现对目标蛋白质的快速筛选和鉴定。
本文将介绍噬菌体展示技术的原理、优缺点，以及在生命科学研究和工业生产中的应用。
一、原理噬菌体展示技术是将目的蛋白或肽插入噬菌体表面的一种方法。
噬菌体表面组分主要有三种：1）编码质粒的pIII蛋白质；2）编码细胞毒素E的pVIII蛋白质；3）编码专一结合的pV蛋白质。
它们在噬菌体的组成和结构上有不同的作用。
其中，pIII和pVIII蛋白质被广泛地应用于蛋白质展示，pV 蛋白质则被用于病毒特异性分离。
噬菌体展示技术的基本步骤为：首先，在噬菌体pIII或pVIII蛋白质基因的外侧区域中插入目的蛋白的DNA序列；然后使用这些噬菌体感染大肠杆菌。
噬菌体在感染过程中就会将目的蛋白展示在其表面。
最后，可使用具有亲和力的配体或抗体选择目的蛋白并纯化。
二、优缺点噬菌体展示技术的优点主要集中在以下几个方面：1）大容量：噬菌体可以在感染过程中表达众多的外表面蛋白，其中每个蛋白均可成为一个展示物，针对多种噬菌体展示技术。
2）直接鉴定：在已知多肽的情况下，可以使用特定的抗体直接鉴定噬菌体表面的展示蛋白。
3）高灵敏度：噬菌体展示技术对目标蛋白的识别灵敏，并且可以使用大量病毒颗粒进行检测。
4）高效率：噬菌体展示技术可将展示蛋白直接表达在噬菌体的表面，无需进行分离提纯，从而加快了蛋白纯化过程。
噬菌体展示技术的缺点主要有以下几方面：1）分子大小限制：目前仅适用于直径小于1/3噬菌体直径的蛋白分子。
2）生物安全：组装成噬菌体后，展示蛋白无法及时得到更新，可能会导致噬菌体的生物安全风险。
3）抗原性：由于目的蛋白常常被表达在噬菌体的表面，因此它们可能会被视为异物而引起免疫反应。
三、应用由于噬菌体表面蛋白质的展示，噬菌体展示技术已经被广泛应用于生物医学研究和工业生产中。
噬菌体展示技术的原理和方法
噬菌体展示技术的原理和方法噬菌体展示技术是一种利用噬菌体表面展示特定肽段或蛋白的技术。
这项技术自20世纪80年代问世以来，已在许多领域显示出广阔的应用前景，包括药物研发、疫苗设计、蛋白质相互作用研究等。
本文将详细介绍噬菌体展示技术的原理和方法，并探讨其优缺点和发展趋势。
噬菌体展示技术利用的是噬菌体的特性，噬菌体是一种病毒，专门感染细菌等微生物。
它们由蛋白质外壳和内部遗传物质组成，其中蛋白质外壳又由多个蛋白亚基组成。
噬菌体展示技术利用噬菌体表面展示特定的肽段或蛋白，这些肽段或蛋白可以来自天然蛋白质，也可以是人工合成的。
展示在噬菌体表面的这些肽段或蛋白能够与特异性受体结合，从而实现表面展示的功能。
噬菌体展示技术的关键之一是选择合适的展示载体。
载体通常是一种丝状噬菌体，其基因组可以容纳较小的外源基因片段。
常用的载体包括M filamentous phage等。
这些载体具有一些共同的特性，如对外源蛋白质的容纳能力较强，能在体内和体外环境中稳定存在等。
在噬菌体展示技术中，需要筛选出能感染特定细菌的噬菌体。
这些噬菌体可以是自生的，也可以是通过基因工程改造得到的。
在筛选过程中，可以利用不同细菌的特性，如受体类型、细胞壁结构等，来选择合适的噬菌体。
还需要考虑噬菌体的毒性、繁殖能力等因素。
在噬菌体展示过程中，需要反复感染以积累足够数量的展示肽段或蛋白。
这个过程中，通常需要使用超滤或凝胶过滤等手段对噬菌体进行纯化，以确保得到的展示肽段或蛋白的纯度和浓度。
反复感染的过程不仅可以增加展示肽段或蛋白的数量，还能帮助排除展示过程中可能产生的突变。
克隆选择是噬菌体展示技术的另一个关键步骤。
这个过程中，通过将展示肽段或蛋白与特定配体结合，筛选出能够与配体结合的克隆。
这些克隆可以进一步扩增和纯化，从而获得高亲和力和高特异性的克隆。
噬菌体展示技术的优点在于其能够将蛋白质或多肽特异性与噬菌体的生物学特性相结合，从而实现表面展示的功能。
噬菌体展示技术的原理及应用
噬菌体展示技术的原理及应用引言：噬菌体展示技术是一种基因工程手段，在生物医学领域得到广泛应用。
它通过利用噬菌体作为载体，将目标蛋白质展示在噬菌体表面，从而实现了某种特定蛋白的高效筛选和研究。
本文将从噬菌体展示技术的原理及应用两个方面进行详细介绍。
第一部分：噬菌体展示技术的原理噬菌体展示技术的核心在于将目标蛋白质与噬菌体连接并展示在噬菌体表面。
这一步骤通常通过融合目标蛋白和噬菌体外壳蛋白的方式实现。
噬菌体外壳蛋白通常包括毒素结合蛋白（pIII）和胶原结合蛋白（pVIII）两种类型。
首先，将目标蛋白的编码序列与噬菌体外壳蛋白的编码序列相连，形成融合蛋白序列。
然后，将融合蛋白序列插入噬菌体基因组中，使其能够在噬菌体感染细胞后被表达。
最后，经过一系列筛选步骤，选择能够正确展示目标蛋白的噬菌体克隆，得到可以继续研究的目标蛋白样品。
噬菌体展示技术的原理其实比较简单，但是其应用范围非常广泛。
接下来，我们将针对几个典型的应用场景进行分析。
第二部分：噬菌体展示技术在药物研发中的应用噬菌体展示技术在药物研发中具有很大的潜力。
通过这一技术，可以筛选出具有特定功能的抗体或蛋白，用于研发新药。
例如，通过对癌细胞表面的特定蛋白进行展示，可以筛选出能够靶向癌细胞的药物。
这种药物在治疗癌症方面具有很大的潜力。
此外，噬菌体展示技术还可以用于筛选其他类型的药物靶点。
例如，许多感染性疾病的病原体表面都存在特定的蛋白结构。
通过将这些蛋白展示在噬菌体表面，可以通过筛选获得能够靶向这些病原体的药物靶点，为抗感染药物的研发提供重要的依据。
第三部分：噬菌体展示技术在生物工程中的应用除了在药物研发领域，噬菌体展示技术还在生物工程领域发挥着重要的作用。
在生物工程中，噬菌体展示技术可以用于筛选和改造特定酶。
通过将目标酶展示在噬菌体表面，可以利用大规模筛选技术快速获得具有特定催化性能的酶。
此外，噬菌体展示技术还可以用于疫苗研发和抗体工程。
通过将疫苗候选抗原或抗体展示在噬菌体表面，可以大大提高其免疫原性和特异性。
噬菌体展示原理范文
噬菌体展示原理范文噬菌体是一种寄生于细菌的病毒，它可以将其DNA注入细菌细胞，并在其中复制自己的基因组，并最终使细菌溶解释放新的噬菌体颗粒。
噬菌体展示技术通过利用噬菌体对细菌的感染能力，将外源蛋白质的编码序列插入噬菌体基因组中并表达出来，以展示并提取出外源蛋白质。
首先，构建噬菌体基因组库。
基因组库通常是指噬菌体感染宿主细菌的基因组文库。
该步骤将感兴趣的基因组或cDNA文库插入噬菌体基因组中，这样就可以将感兴趣的蛋白质编码序列与噬菌体基因组连接起来。
连接之后，将这些重组噬菌体复制一定次数，使之数量扩增。
其次，插入融合蛋白质。
此步骤将融合蛋白质的编码序列与噬菌体基因组连接起来。
融合蛋白质通常包括两个部分：噬菌体表面显示蛋白（例如噬菌体pIII、pVIII或pIX）和外源蛋白质。
融合蛋白质的外源蛋白质通常是我们感兴趣的蛋白质（例如抗原、抗体、酶等），可以通过PCR或克隆技术得到编码序列。
连接之后，将这些重组噬菌体复制一定次数，使之数量扩增。
最后，展示和鉴定筛选。
展示步骤是为了将外源蛋白质展示在噬菌体的表面，通常利用噬菌体pIII或pVIII进行展示。
这些重组噬菌体在细胞表面显示融合蛋白质，这就意味着外源蛋白质也被一起展示了出来。
通过对表面展示的融合蛋白质进行筛选，可以鉴定出具有我们需要的外源蛋白质的克隆。
常用的筛选方法包括ELISA、免疫染色和流式细胞术等。
总之，噬菌体展示技术通过将外源蛋白质的编码序列插入噬菌体基因组并表达出来，实现了对外源蛋白质的展示和筛选。
它为我们研究蛋白质提供了一种有效的方法，并在药物开发和生物工程等领域具有重要的应用价值。
噬菌体展示技术的原理及应用
噬菌体展示技术的原理及应用将编码多肽的外源DNA片段与噬菌体表面蛋白的编码基因融合（插入信号肽与衣壳蛋白基因间）后，以融合蛋白的形式呈现在噬菌体的表面，每个噬菌体只含1个外源基因，被展示的多肽或蛋白可保持相对的空间结构和生物活性，展示在噬菌体的表面。
导入了各种各样外源基因的一群噬菌体，就构成一个展示各种各样外源肽的噬菌体展示库。
当用一个蛋白质去筛查一个噬菌体展示库（展示文库为流动相，被筛蛋白为固定相）时，就会选择性地同与其有相互作用的某个外源肽相结合，从而分离出展示库里的某个特定的噬菌体，研究该噬菌体所含外源基因的生物学功能。
技术发展噬菌体展示优越性1、将蛋白与其遗传信息之间提供了直接的物理联系，可有效的对所需功能的克隆进行反复筛选并扩增。
2、被展示多肽或蛋白结构功能与天然状态接近，可简便快速筛选得到与靶分子高亲和力的被展示物。
3、筛选过程中，特定的噬菌体克隆由于对其配体的特意亲和性而不断的得到富集，从而使相对稀少的可以结合配体的克隆能够快速、有效地从一个大文库中被筛选出来。
4、与其它技术相比，容易对库容量较大的文库进行筛选。
噬菌体展示局限性：1、肽库容量受大肠杆菌转化效率影响，容量一般在109，高于此限制的较多基因将难以表达；2、编码多肽的基因带有一定的密码子偏爱性，限制了肽库的复杂度；3、噬菌体宿主大肠杆菌的生物合成系统有自身的限制因素，如缺乏氨基酸修饰、蛋白糖基化、不能合成D型氨基酸。
4、在噬菌体展示过程中必须经过细菌转化、噬菌体包装，有的展示系统还要经过跨膜分泌过程，这就限制了所建库的分子多样性。
5、不是所有的序列都能在噬菌体中获得很好的表达，因为有些蛋白质功能的实现需要折叠、转运、膜插入和络合，导致在体内筛选时需外加选择压力。
应用范围肿瘤研究及药物靶向治疗诊断用疫苗研发酶抑制剂筛选构建抗体/cDNA文库研究蛋白质与核酸相互作用的生物学过程研究新型的基因导向系统Eg1：从HBx（肝癌相关抗原）单抗细胞中克隆重链可变区基因，重组入M13噬菌体，验证表达产物具有活性，然后表达出单链抗体、单域抗体或嵌合抗体，为肝癌导向治疗研究提供基础。
噬菌体展示
噬菌体展示
简介
噬菌体是一种能够感染细菌并在其中繁殖的病毒。
它被广泛用于生物学研究和生物技术应用中，特别是在基因工程和基因治疗领域。
噬菌体展示技术是一种将特定蛋白质或肽段展示在噬菌体表面的方法。
通过选择与目标蛋白质相互作用的噬菌体克隆，可以筛选出具有特定功能的蛋白质或肽段。
本文将介绍噬菌体展示技术的原理、应用和优点。
原理
噬菌体展示技术依赖于噬菌体基因组中的一个外源基因，该基因编码目标蛋白质或肽段。
这个外源基因通常被插入到噬菌体的毒力因子基因中，例如毒力因子III基因。
插入后，目标蛋白质或肽段会与细菌细胞的表面结合。
噬菌体携带的基因信息会导致细菌细胞表面展示目标蛋白质或肽段。
通过这种方式，科研人员可以通过筛选和选择的方法找到与目标蛋白质或肽段相互作用的噬菌体克隆。
应用
噬菌体展示技术在生物学研究和生物技术应用中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：
抗体库筛选
噬菌体展示技术可用于抗体库筛选，以寻找与特定抗原相互作用的抗体。
通过将抗原展示在噬菌体表面，科研人员可以筛选出具有高亲和力和特异性的抗体，用于治疗和诊断应用。
肽库筛选
噬菌体展示技术也可用于肽库筛选，以寻找具有特定功能的肽段。
通过将肽段展示在噬菌体表面，科研人员可以筛选出与特定靶点相互作用的肽段，用于药物开发和治疗应用。
蛋白质互作网络研究
噬菌体展示技术可以用于研究蛋白质互作网络。
通过将一种蛋白质展示在噬菌体表面，并将其用作识别其他与其相互作用的蛋白质的。
噬菌体展示技术的原理及应用
02 噬菌体展示技术 原理
噬菌体结构与功能
噬菌体基本结构
由蛋白质外壳和内部遗传物质组 成，具有识别和感染宿主细胞的 能力。
噬菌体功能
通过感染宿主细胞，将自身遗传 物质注入细胞内，并利用宿主细 胞的资源进行复制和增殖。
展示原理及过程
展示原理
利用噬菌体感染宿主细胞的特点，将外源蛋白或多肽与噬菌体表面蛋白融合表达 ，从而展示在噬菌体表面。
发展历程
自20世纪80年代初期噬菌体展示技术 被首次提出以来，随着分子生物学和 基因工程技术的不断发展，该技术得 到了迅速发展和广泛应用。
技术特点及优势
技术特点
噬菌体展示技术通过将外源基因插入到噬菌体的基因组中，使得外源蛋白或多 肽能够在噬菌体表面表达，从而实现了对外源蛋白的高通量筛选和鉴定。
优势
等。
实验操作步骤
转化宿主菌
将构建好的噬菌体展示载体转化 到宿主菌中。
噬菌体繁殖和蛋白表达
在适当的条件下培养宿主菌，使 噬菌体繁殖并表达目标蛋白。
噬菌体收集和纯化
收集宿主菌培养物，通过离心、 过滤等方法纯化噬菌体。
构建噬菌体展示载体
将目标蛋白基因克隆到噬菌体载 体中，构建成噬菌体展示载体。
噬菌体展示验证
通过ELISA、Western blot等方 法验证目标蛋白是否在噬菌体表 面展示。
结果分析与解读
噬菌体滴度测定
通过测定噬菌体的滴度来评估实验的 可靠性和重复性。
目标蛋白表达量分析
通过SDS-PAGE等方法分析目标蛋白 的表达量，以评估展示效果。
展示特异性验证
通过与其他非特异性蛋白的对比，验 证目标蛋白在噬菌体表面的展示特异 性。
安全性问题
噬菌体作为病毒的一种， 存在潜在的安全风险，如 污染实验室、感染工作人 员等。
噬菌体展示技术的原理及应用
噬菌体展示技术的原理及应用噬菌体展示技术是一种利用噬菌体作为载体来展示特定蛋白质的方法。
噬菌体是一种只依赖于宿主细胞进行复制的病毒，它具有高度的遗传稳定性和生物安全性，因此成为了生物学研究中常用的工具之一、噬菌体展示技术是通过基因工程手段将目标蛋白的编码序列与噬菌体的外壳蛋白基因连接，从而使得噬菌体表面展示目标蛋白，进而实现其在生物学研究和应用领域的应用。
噬菌体展示技术的原理主要包括四个步骤：构建融合基因、转化宿主细胞、筛选目标蛋白、验证和表征目标蛋白。
首先，需要将目标蛋白的编码序列与噬菌体的外壳蛋白基因连接，形成融合基因。
这一步可以通过PCR技术、DNA重组技术或化学合成等方法完成。
然后，将构建好的融合基因导入到宿主细胞中，使其表达出融合蛋白。
这一步通常通过将噬菌体感染宿主细胞实现。
接下来，通过适当的筛选方法，筛选出表达目标蛋白的噬菌体颗粒。
最后，对得到的目标蛋白进行验证和表征，确认其正确展示在噬菌体表面。
噬菌体展示技术具有广泛的应用。
首先，在蛋白质功能研究方面，噬菌体展示技术可以用来筛选和鉴定蛋白质的结合配体、寻找蛋白质的受体等。
其次，在疫苗研制和药物研发方面，噬菌体展示技术可用于筛选具有特定抗原性的肽段和蛋白质，寻找一些新的抗菌药物和肿瘤治疗靶点。
此外，噬菌体展示技术还能用于表位鉴定、抗体库构建、酶工程等领域。
噬菌体展示技术相对于其他展示技术具有许多优势。
首先，噬菌体是一种非常安全的病毒，不会感染人类和其他动物细胞，具有很高的生物安全性。
其次，噬菌体展示技术可以在宿主细胞内直接进行筛选，与体外筛选相比较省时间和成本，并且能够获得更多的样本选择，增加筛选成功率。
此外，噬菌体展示技术还具有高度的遗传稳定性，可以在不同的生理条件下保持构建好的目标蛋白的稳定表达。
总之，噬菌体展示技术是一种重要的蛋白质展示技术，通过利用噬菌体作为载体，可以实现目标蛋白在噬菌体表面的展示，并在生物学研究和药物研发领域中得到广泛应用。
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受体—配体 信息传递 诘抗剂 抑制剂
噬菌体抗体库的构建
Antibody IgG structure
Antibody IgG structure
Antibody IgG structure
VL
Fab
C VH C H1
L
(Fab’)2 Hinge
Fc
CH2 CH3
Membrane Extension
5. 酶： 例：碱性磷酸酶，蛋白水解酶类， 等等 6. 底物与抑制剂： 主要是蛋白酶的底物和其抑制剂。
7. 信息传递研究: 利用噬菌体展示多肽库，发现了一些受体， 如凝血致活酶、黑皮质素受体、CD80 和一 个 Hantaviral 受体；受体的配体， 如血管促 生素、 α-bungarotoxin， 和一些大蛋白分子 中的折叠区域，如 SH2、SH3 和 WW 区域。 从多肽库中可分离到与天然激素相似的、与 受体结合的高亲和力的多肽, 因此用完整细 胞可以从多肽库中找到受体的高选择性配体。 在不知道任何有关的受体和配体信息的情况 下，用完整细胞和组织或动物，可筛选到特 异与靶组织结合的多肽和蛋白。
噬菌体展示技术的原理
噬菌体展示的基本概念
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。直接将可见的表达型与其基因型联系在 一起,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。
多年来 , 噬菌体展示技术被用于 抗体的制备 、 多肽及蛋 白质和酶的制备 。特别是近几年来 , 该技术被作为一种新工 具用于多肽和蛋白质药物的发现与研制、蛋白质与蛋白质的 相互作用及蛋白质与DNA相互作用的研究、蛋白质结构和功 能的研究以及基因治疗药物的定向传递等多方面 的研究。
一、噬菌体展示技术的原理
基因型 表达型 融合蛋白
PIII
Lead
Hv
Link
Lv
PIII
PⅢ 菌毛蛋白 3～5个拷贝
PⅧ 主要衣壳蛋白 2700～3000个拷贝
噬菌体展示技术是将各种多肽或蛋白质以融合蛋白的形 式表达并展示在噬菌体表面，同时将其遗传密码包含于噬菌 体内部，这使得蛋白质的功能与其基因密码有机的连结在一 起。
检测
分泌型ScFv的产生
测序
单克隆抗体 杂交瘤技术
宿主细胞: 筛选范围 : 时间: 操作: 免疫: 人源抗体: 费用: 生产量: 基因获取: 杂交瘤 ~103 几个月 繁杂 必须 高 有限 再克隆
噬菌体抗体 展示技术
细菌 107109 几周 相对简单 可避免 + 低 无限 直接
应用前景:
有限
4. 肿瘤药物导癌药物的定向输送工具 。一个成功的 实例是：将噬菌体多肽展示库注射入具 有肿瘤的小鼠体内，然后杀死小鼠，取 出肿瘤，再将结合其上的噬菌体洗脱下 来。展示在其上的多肽具有与该肿瘤的 特异性亲和力。将此多肽与细胞毒素 doxorubicin 偶联。结果显示，此偶联物 具有更强的抑制肿瘤的效果.
载体的酶切
库的连接反应 抗体库的构建 筛选
包括数轮 识别-洗脱-复制 的过程
• 活性克隆制备 质粒DNA，VH 和VL基因重新 克隆于通用载 体，利用通用 引物测序。 • PCR直接测序
电穿孔导入 a) ELISA 加入AMP 抗性 检测 b) 特异型检测 先构建轻链， c) 序列测定 再构建重链 d) 亲和性测定 加入辅助噬菌体 e) 活性测定 加入卡那霉素 PEG-NaCl收集
选择方法：
淘选（Panning)
而不是 筛选（Screening)
Solid phase selection with immunotubes
Immunotube coated with
coated with
antigen
steptavidin and
biotinylated antigen
B
B
B
不可估
二、噬菌体展示技术的应用现状
1. 抗体： 抗狂犬病毒的单链抗体， 抗 HIV-1囊膜糖蛋白的单链抗体，此 抗体可专一性杀死被HIV-1感染并 表达有gp120的淋巴细胞, 中和响 尾蛇毒素的单链抗， 等等。
2. 疫苗： 展示在噬菌体表面的HIV-1 的 gp120-V3 环 可象天然抗原一样引起 显著的免疫应答, 等等。
淘选系统
固相 完整细胞 组织，器官 常规法 正负法 竞争法
淘选方法
• 噬菌体展示技术最关键的优势有三：
• 第一，淘选的高效率使得在极低的存在 水平下，挑选到高亲和力噬菌体成为可能； • 第二，所挑选到的噬菌体可在微量存在的 情况下，通过感染细菌得到富集； • 第三：展示的多肽或蛋白质与其包含在噬 菌体内部的基因密码的连接，使得结合肽 或蛋白质的序列分析既快速又简便。
9. 蛋白质组学： 噬菌体展示技术作为一个多肽和蛋白质 合成的工具箱，使得任何蛋白均能找到与其 有特异结合力的多肽和蛋白质，其构建的文 库的滴度可达1012。蛋白质组学的基本点就是 利用蛋白质-蛋白质的相互作用，对成千上万 种蛋白质同时进行分析。而噬菌体展示技术 正好能符有关的蛋白质。
3. 多肽类药物： 如一些激动剂或拮抗剂从多肽库中分 离鉴定出来；已获得一13 肽，它能中和 蛇毒 α-bungarotoxin；从CX7C 多肽库中 掏选到一个多肽能与 Hantavirus 结合， 并使该病毒不能结合或感染细胞。人血管 促生素（angiogenin）是一种能促进肿瘤 血管生长的蛋白，用这个蛋白去淘选一个 噬菌体展示多肽库，所获得的一个环状8 肽能与血管促生素结合，并能阻遏血管促 生素的活性；等等。
Antibody IgG structure
VL C VH C H1 L
CH2 CH3
Fv
V H
VL C
L
C H1
CH2 CH3
VL
VL
Fv
scFv
VH
VH
Single Chain Fragment variable
噬菌体展示ScFv抗体操作示例
受态 E.Coli TG1 细胞的制备
B
v
v
B B B
Solution phase selection with biotinylated antigen
antigen biotin
Bind to Streptavidin
coated microtitre wells
Wash to remove unbound phage particles.
Elute bound phage
Amplify eluted phage Repeat selection Analyze a) ELISA b) Specificity c) Sequencing d) Affinity e) Activity
感染 和扩增
E.coli
• • • •
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8. DNA结合蛋白： 锌指蛋白是一类 DNA 结合小肽结构物， 这些结构含有锌，能用于构建一个大的蛋白 区域，去识别和结合特殊的 DNA 序列。噬菌 体展示技术也可以用于创造一个大的、具有 识别不同 DNA 序列的 锌指的多肽库。利用 这个多肽库，可以研究有关氨基酸序列与 DNA 结合位点之间的识别规则，可以通过设 计 锌指多肽去控制基因的表达，比如抑制小 鼠细胞系中的癌基因，也可以启动表达质粒 的基因，或干扰病毒感染生活周期。
• •
• • 表面展示系统 • • •
噬菌体（M13, T7, T4, ) 病毒（反转录病毒，杆状病毒） 细菌（葡萄球菌，E. Coli) 酵母 体外共价连接（蛋白—DNA, 蛋白—RNA)
应用范围：
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抗体
诊断 被动免疫 蛋白质结构分析 药物导航 蛋白质纯化
•
• • • • • 多肽 • • • • 蛋白质—蛋白质 蛋白质—DNA 蛋白质—其他 诊断 基因表达控制 中和活力 药物及药物导航 酶及底物