酵母表面展示技术简介
酵母表面展示技术

酵母表面展示系统与新药筛选 将未知功能的目的基因产物或特定病理过程相关
能的基 因产物或病理过程相关产物发生相互作用的物质, 有助于对未知基因功能的研究,并能发现一些药 物作用的新靶点,或筛选到治疗疾病的新药先导 化合物 。Visintin 等将酵母表面展示技术与酵母 双杂交技术相结合,将抗体的单链(scFv) 片断 连接到转录因子VP16 的激活结构域( AD) 上, 将抗原连接到酵母LexA的结合结构域( DB) 上, 以His3 和LacZ 为报告基因, 建立抗原抗体相互 作用的展示方法。当抗原- 抗体发生相互作用时, AD 和DB 的结合将启动报告基因的表达,可通 过营养缺陷培养基进行检测。这种方法从scFv 突 变体展示库中将有可能筛选到抗原特异的抗体, 为疫苗及抗体类药物的研制提供良好的平台。
原理
酵母是单细胞真核生物,根据交配型的 差异分为两种单倍体:MATα和MATa, 其细胞表面分别表达α-凝集素和a-凝 集素,它们可以介导细胞之间的交配融 合。酵母表面展示系统应用的是酿酒 酵母的a-凝集素,外源蛋白借助它在细 胞表面得到展示。a-凝集素由核心亚 单位(Aga1)和结合亚单位(Aga2)两部 分组成,Aga1共有725个氨基酸,它与 酵母细胞壁的β-葡聚糖共价连接。 Aga2共有69个氨基酸,它通过两个二 硫键与Aga1结合,表达于酵母细胞表 面。Aga2的N端部分参与二硫键的形 成,外源蛋白通过与Aga2的C端融合可 展示于酵母细胞表面。
絮凝素展示表达系统利用絮凝素基因与外源蛋白融合, 并将融合蛋白展露表达在细胞表面,此系统又包括两 个子系统: GPI锚定系统和絮凝结构域锚定系统。GPI 锚定系统是利用絮凝素Flo1p的C末端含有的GPI信号 锚定外源蛋白,此系统与凝集素展示相似; 絮凝结构域 锚定系统是利用Flo1p的中间絮凝功能结构域与外源 蛋白融合,通过絮凝功能结构域识别酵母细胞壁中的 甘露聚糖链并以非共价作用诱导细胞粘附、聚集成可 逆性絮状物
酵母菌表面展示操作步骤之酵母菌表面展示及分析

酵母菌表面展示操作步骤之酵母菌表面展示及分析酵母菌表面展示是一种常用的技术手段,用于展示特定蛋白质或多肽在酵母菌表面的表达情况。
这种技术可以用于基因工程、疫苗研究、抗体产生等领域。
酵母菌表面展示的操作步骤如下:1. 获得目标基因首先,需要获得目标基因的DNA序列。
这可以通过多种方法获得,如人工合成、提取已有菌株的DNA等。
确保DNA序列准确无误。
2. 克隆目标基因将目标基因克隆到酵母菌表面展示载体中。
这可以通过PCR扩增目标基因,并与表达载体连接,然后将连接产物转化到酵母菌中。
3. 酵母菌的培养和诱导表达将克隆了目标基因的酵母菌进行培养,可以使用液体培养基或固体培养基。
在适当的培养条件下,如适宜的温度、氧气含量和pH值下,培养酵母菌。
当酵母菌达到适当生长阶段时,加入适宜的诱导剂,促使目标基因的表达。
4. 毛细管电泳检测经过一段时间的诱导表达后,可以进行毛细管电泳检测。
这是一种常用的酵母菌表面展示分析方法,可用于定量和质量分析。
5. 通过Western blot检测表达蛋白将经过毛细管电泳分离的样本进行Western blot分析。
这是一种常见的蛋白质检测方法,可用于检测目标基因在酵母菌表面的展示情况。
6. 电镜观察使用透射电子显微镜观察酵母菌表面展示的情况。
通过电镜观察,可以直接看到目标基因在酵母菌表面的定位和分布情况。
7. 流式细胞术分析使用流式细胞仪对酵母菌表面展示样品进行分析。
流式细胞仪可用于检测和计数表面展示目标基因的酵母菌的数量和质量。
8. 结果分析和解释根据以上步骤获得的数据和结果,进行数据分析和结果解释。
根据需要,可以进行进一步的实验和验证。
总之,酵母菌表面展示操作步骤包括获取目标基因、克隆目标基因、酵母菌的培养和诱导表达、毛细管电泳检测、Western blot检测、电镜观察、流式细胞术分析以及结果分析和解释。
这些步骤是酵母菌表面展示研究中的关键环节,可以帮助研究人员获得目标基因在酵母菌表面的表达情况。
酵母菌表面展示实验操作步骤简介

酵母菌表面展示实验操作步骤简介酵母菌表面展示实验是一种常用的实验方法,用于研究酵母菌表面展示的蛋白质。
这些蛋白质可以通过遗传工程技术,将目标蛋白质与酵母菌表面蛋白质基因进行融合,从而使目标蛋白质在酵母菌细胞表面展示,并且能够通过特定的检测方法进行定量和定性的分析。
以下是酵母菌表面展示实验的操作步骤简介:1. 培养酵母菌菌株:选择适当的酵母菌菌株,如常用的酵母菌株Saccharomyces cerevisiae。
使用含有适当营养物质和抗生素的培养基培养酵母菌菌株,确保菌株的生长和健康状态。
2. 载体构建:将目标蛋白质基因与酵母菌表面蛋白质基因进行融合,构建一个含有目标蛋白质基因的表达载体。
此步骤可以通过基因重组技术、PCR扩增、限制性内切酶酶切等方法完成。
3. 转化酵母菌:将构建好的表达载体转化至酵母菌中,使酵母菌细胞内含有目标蛋白质基因。
转化可以使用化学方法、电穿孔法、电极法等。
4. 选择性培养:将转化后的酵母菌接种至含有适当选择性抗生素的培养基中,这可以帮助筛选出含有目标蛋白质的酵母菌细胞。
5. 鉴定表达:通过Western blot、免疫荧光染色、流式细胞仪等方法检测酵母菌表面是否成功展示目标蛋白质。
这些方法可以帮助确定目标蛋白质是否成功表达以及表达的量和稳定性。
6. 表面展示检测:使用特定的探针或抗体,对酵母菌表面的目标蛋白质进行检测和定量。
这可以帮助研究者了解目标蛋白质在酵母菌细胞表面的展示情况,并评估展示效果的高低。
7. 功能研究:利用目标蛋白质在酵母菌表面展示的特性,进行后续的功能研究。
这可以通过适当的实验方法和技术,如酵母两杂交、酵母表面亲和实验、酵母表面分子相互作用等,来研究目标蛋白质与其他分子之间的相互作用和功能。
8. 数据分析和解释:将实验获得的数据进行统计分析和解释。
根据实验结果,得出相关结论,并进行后续实验设计和研究方向的确定。
总结:酵母菌表面展示实验是一种重要的实验方法,可用于研究酵母菌表面展示的蛋白质。
酵母菌表面展示操作步骤结果分析与评估

酵母菌表面展示操作步骤结果分析与评估酵母菌表面展示是一种常见的蛋白质表达与展示技术,通过将目标蛋白质在酵母菌表面进行展示,可以方便地进行其结构与功能的研究。
在进行酵母菌表面展示实验时,需要严格按照以下步骤进行操作,以确保实验的成功。
1. 向酵母菌中导入目标表达质粒:首先,需要选择适用于酵母菌表面展示的表达质粒,并将其导入到酵母菌中。
常用的表达质粒包括pYD1和pYD2等,它们包含了酵母菌表面展示所需的信号序列和标签,能够使目标蛋白质顺利地表达在酵母菌表面。
2. 转化酵母菌:将导入了目标表达质粒的酵母菌用钙离子法或电穿孔法进行转化,使表达质粒被酵母菌吸收并整合到其基因组中。
转化后,可以利用适当的选择性培养基进行筛选,选出转化成功的酵母菌克隆。
3. 酵母菌生长培养:将筛选得到的酵母菌克隆接种到含有适当培养基的培养皿中,利用摇床或培养箱进行培养。
在培养过程中,需要调节培养条件,包括温度、pH值和培养时间等,以促进酵母菌的生长和蛋白质的表达。
4. 目标蛋白质的表达检测:通过利用荧光标记、酶标记或免疫检测等方法,可以检测目标蛋白质的表达情况。
例如,可以使用抗体对目标蛋白质进行检测,或者利用荧光蛋白等标记蛋白质直接观察目标蛋白质的表达情况。
5. 结果分析与评估:对于酵母菌表面展示实验的结果,可以从不同的角度进行分析与评估。
以下是常见的几个方面:(a) 表达水平分析:评估目标蛋白质在酵母菌表面的表达水平。
可以通过免疫检测、酶活性检测或荧光强度测定等方法,定量评估目标蛋白质在酵母菌表面的表达水平,并与对照组进行比较分析。
(b) 结构与功能研究:通过评估目标蛋白质在酵母菌表面的展示情况,可以初步判断其结构与功能。
例如,可以观察目标蛋白质的表面定位、稳定性和互作等特性,为后续的功能研究提供基础数据。
(c) 优化与改进:根据结果分析与评估,可以进行实验的优化与改进。
例如,如果目标蛋白质的表达水平较低,可以尝试调节培养条件、表达质粒的构建或选择其他表达宿主等策略,以提高表达效率。
酵母细胞表面展示

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Hahnenberger和Kurtz 建立了酵母展示的系统来筛选钾离子通道、 质子通道和钠/氢离子通道的抑制剂。其中,流行性感冒质子通道 蛋白M2的表达能导致酵母生长缺陷,因此,理论上那些能使酵母 恢复生长的化合物就是M2的抑制剂。据此,他们筛选得到了一个 流行性感冒质子通道蛋白的抑制剂。此外,在利用生长抑制的方法 进行抑制剂筛选实验中,由于那些具细胞毒性的化合物虽然不是离 子通道抑制剂,也能阻碍酵母生长。为此,Hahnenberger和Kurtz设 计了微生理测量计,能检测出反映离子通道功能的pH变化,为假 阳性的剔除提供了一个快速的二次检验方法。
• 絮凝结构域锚定系统是利用 FLo1p的中间絮凝功能结构 域与外源蛋白融合,通过絮 凝功能结构域识别酵母细胞 壁中的甘露聚糖链并非共价 作用诱导细胞粘附、聚集成 可逆性絮状物。
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酵母表面展示技术的特点
特点
表达偏差 小
筛选、纯 化、活性 测定方便
融合蛋白 相对分子 质量范围
酵母细胞表面展示技术及其在高通 量筛选中的应用
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目录
• 酵母细胞表面展示技术的概述 • 酵母细胞表面展示技术在高通量筛选中的应用
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酵母细胞表面展示技术的概述
酵母细胞表面展示技术概念 酵母细胞表面展示技术基本原理 酵母细胞表面展示技术常见系统 酵母细胞表面展示技术的特点
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酵母细胞表面展示技术的概述
• 酵母细胞表面展示技术(Surface Display)是一种真核蛋白表达系统。
它是一类筛选蛋白质突变体库的高通量 筛选方法,在抗体蛋白的研究中应用尤 其广泛,具有高效、灵敏等特点,在医 药、食品、生物燃料等多个工业领域都 有广泛的应用前景。
酵母菌表面展示操作步骤的过程介绍

酵母菌表面展示操作步骤的过程介绍酵母菌表面展示是一种基因工程技术,通过将目标蛋白质或多肽序列与酵母菌表面展示系统结合,实现对这些蛋白质或多肽的展示和筛选。
这种技术被广泛应用于药物研发、抗体筛选、酶工程、蛋白质相互作用研究等领域。
以下是酵母菌表面展示的操作步骤:1. 构建表面展示载体:选择合适的酵母菌表面展示系统,并根据需要构建表达载体。
常见的酵母菌表面展示系统包括酵母菌表面展示库(例如大肠杆菌表面展示),酵母菌表面展示库(例如大肠杆菌表面展示),酵母菌表面展示库(例如大肠杆菌表面展示),酵母菌表面展示库(例如大肠杆菌表面展示),酵母菌表面展示库(例如大肠杆菌表面展示),酵母菌表面展示库(例如大肠杆菌表面展示),酵母菌表面展示库(例如大肠杆菌表面展示),酵母菌表面展示库(例如大肠杆菌表面展示),酵母菌表面展示库(例如大肠杆菌表面展示),大肠杆菌表面展示库(例如大肠杆菌表面展示),大肠杆菌表面展示库(例如大肠杆菌表面展示),大肠杆菌表面展示库(例如大肠杆菌表面展示),大肠杆菌表面展示库(例如大肠杆菌表面展示),酿造酵母鲜酪公田展示库(例如CCAGG)。
2. 克隆目标基因:将目标基因(需要展示和筛选的蛋白质或多肽)插入构建的表达载体中。
常用的克隆方法包括限制性内切酶切割、连接酶联制和DNA连接等。
3. 转化酿酒酵母:将构建好的表达载体导入酿酒酵母中。
转化方法可以采用电穿孔、化学转化或冷冻复苏法等。
4. 培养酵母菌:将转化后的酵母菌接种到含有适当选择性培养基的培养基上,并在适合的温度下培养。
培养基中的选择性物质可以选择对含有目标蛋白质的菌落进行筛选。
5. 筛选目标蛋白质:根据需要对酵母菌进行筛选。
常用的筛选方法包括抗体或配体结合、酶活性分析、细胞亲和力或细胞表型选择等。
6. 测试和验证:对筛选出的目标蛋白质进行测试和验证。
可以使用多种方法,如Western blot、ELISA、流式细胞术、活细胞荧光显微镜等。
酵母菌表面展示实验步骤与注意事项

酵母菌表面展示实验步骤与注意事项酵母菌表面展示实验是一种常用的生物学实验技术,通过将外源蛋白在酵母菌表面展示出来,可以用于研究蛋白质结构和功能,以及开发生物技术应用等领域。
本文将介绍酵母菌表面展示实验的步骤和注意事项。
一、实验步骤:1.菌种培养:首先,需要选择合适的酵母菌菌株进行实验。
常见的菌株有Saccharomyces cerevisiae等。
通过前期的菌种预培养和传代培养,确保菌株的纯度和生长状态。
2.构建表面展示载体:将目标蛋白基因与表面展示载体连接,并将构建好的载体导入酵母菌中。
其中,表面展示载体通常包括信号肽序列、连接序列和表面展示蛋白的表达和定位序列等。
3.表达融合蛋白:在含有表面展示载体的培养基中培养酵母细胞,促使表面展示载体进行表达。
根据不同的实验要求,可以选择不同的培养温度和培养时间。
4.检测表面展示:通过荧光显微镜观察酵母细胞表面展示的融合蛋白,并利用流式细胞术等方法进行定量分析。
根据实验需要,可以选择不同的检测方法,如免疫荧光染色、酶联免疫吸附实验等。
5.功能鉴定:通过酵母菌表面展示蛋白的功能鉴定,来进一步研究目标蛋白的功能和相互作用。
常见的功能鉴定方法包括酵母两杂交实验、亲和纯化、结构分析等。
二、注意事项:1.菌种选择:在实验前,需要根据实验的目的选择合适的酵母菌菌株。
不同的菌株对表面展示载体的表达和定位能力有所差异,需根据实验要求进行选择。
2.载体设计:合理设计表面展示载体的组成和序列,确保目标蛋白的正确表达和定位。
选择适当的载体启动子、信号肽序列和连接序列等,有助于提高表面展示效率和稳定性。
3.培养条件:酵母菌培养需要注意适宜的培养温度、培养基成分和培养时间等因素。
不同的菌株和表面展示载体可能对培养条件有不同的要求,需根据实验材料的要求进行优化。
4.检测方法选择:根据实验需求,选择适合的检测方法进行表面展示效果的检测和分析。
不同的方法有各自的优劣势,需结合实验要求进行选择。
酵母菌表面展示的操作步骤

酵母菌表面展示的操作步骤酵母菌表面展示的操作步骤:酵母菌表面展示技术是一种基因工程技术,用于在酵母菌表面显示外源蛋白。
这项技术具有广泛的应用前景,可以用于疫苗研发、抗原表位筛选、酶工程等领域。
以下是酵母菌表面展示的一般操作步骤:1. 制备酵母菌工作库:首先,选择适合表面展示的酵母菌株,如Saccharomyces cerevisiae或Pichia pastoris等。
然后,将目标蛋白的编码序列与酵母菌表面展示载体进行连接,得到重组质粒。
将重组质粒导入酵母菌细胞中,经过适当的培养和筛选,得到酵母菌工作库。
2. 构建表面展示的载体:将目标蛋白的编码序列与表面展示载体连接,通常采用DNA重组技术,将目标蛋白编码序列与表面展示载体的启动子、终止子以及分泌信号序列等序列连接起来。
确保连接正确无误后,得到表面展示载体。
3. 将表面展示载体转化入酵母细胞:将表面展示载体导入酵母细胞,可以采用化学法转化或者电击法转化。
在转化过程中,需要添加适当的选择性培养基,筛选转化成功的酵母菌克隆。
4. 诱导表面展示蛋白的表达:将转化成功的酵母菌接种至培养基中,培养一定时间,使酵母菌开始生长。
在适当的时间点,添加诱导剂,如酒石酸或甘油等,刺激酵母菌产生表面展示蛋白。
5. 检测表面展示蛋白的表达:采用免疫学检测方法,如免疫印迹、免疫荧光等,检测表面展示蛋白的表达情况。
可以使用特异性抗体来识别表面展示蛋白,并观察其在酵母菌表面的分布情况。
6. 验证表面展示蛋白的功能:针对表面展示蛋白的功能特性,进行相应的活性鉴定实验。
例如,对于展示的酶类蛋白,可以进行酶活测定;对于展示的抗原蛋白,可以进行抗原性测试。
总结:酵母菌表面展示技术是一种重要的基因工程技术,通过将外源蛋白表面展示在酵母菌细胞上,实现了对蛋白的高效表达和功能验证。
通过以上的操作步骤,可以成功制备出表面展示蛋白的酵母菌工作库,并通过免疫学检测和功能验证来验证表面展示蛋白的表达和功能。
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浅谈酵母表面展示技术摘要:酵母表达体系同时具有真核细胞翻译后蛋白加工修饰的过程与原核表达体系的特点,因此,以酵母为基础的表面展示体系在诸多展示系统中有独特的优势。
本文主要对酵母细胞展示的理论基础、展示体系类型及应用研究的进展等进行了初步探讨。
关键字:酵母、表面展示、凝聚素、GPIScott 和Smith 在1985年通过发现短肽链可以融合到丝状噬菌体的锚定蛋白上,却不影响其感染大肠杆菌的能力,最早提出表面展示技术,促进了噬菌体表面展示系统的发展[1]。
自从丝状噬菌体表面展示技术创立以来,表面展示技术在很短的一段时间内得到快速发展,不同的实验室又分别发展T4 噬菌体、T7噬菌体、细菌、杆状病毒、酵母等表面展示系统。
微生物细胞表面展示是通过将靶蛋白基因序列与特定的载体蛋白基因序列融合后导入微生物宿主细胞,靶蛋白在载体蛋白的引导下表达并定位于微生物细胞表面,保持相对独立的空间构象和原有的生物学活性。
微生物细胞表面展示系统包括细菌展示系统、噬菌体展示系统以及酵母展示系统。
最早研究且比较成熟的系统是噬菌体展示系统,它是将外源的多肽与丝状噬菌体的次要外壳蛋白融合并展示在外壳表面,噬菌体展示系统目前主要用于从复杂的文库中分离特异性的配体、抗原、抗体,由于噬菌体颗粒较小,展示蛋白的大小和数量均有限。
原核蛋白主要用细菌展示系统展示,革兰氏阴性菌外表面有外膜,外源蛋白与暴露在细胞表面的外膜蛋白、脂蛋白、菌毛蛋白或鞭毛蛋白的末端融合后得到展示[2]。
酵母展示系统是比较理想的、应用最广泛的展示系统,其优势在于:遗传操作方便;能对表达的外源蛋白进行折叠、糖基化等翻译后修饰,因而适宜表达真核蛋白;另外,酵母可以在廉价的培养基中培养达到很高的细胞密度。
1 酵母表面展示系统原理细胞表面是细胞内外的功能界面。
一些表面蛋白横穿过质膜,另一些以共价或非共价结构与细胞表面复合物结合一起。
细胞能够锚定特定的表面蛋白,并且能将其限制在细胞表面的特定区域。
在生物技术中,细胞表面通常用于研究蛋白跨膜的机理。
酵母细胞表面展示技术是近年来发展较快的一种真核蛋白表达系统,其基本原理是将外源靶蛋白基因(外源蛋白)与特定的载体基因序列融合后导入酵母细胞,利用酵母细胞内蛋白转运到膜表面的机制使靶蛋白固定化表达在酵母细胞表面,在医药、食品、生物燃料等多个工业领域都有广泛的应用前景[3]。
2 酵母表面展示系统基本组成2.1 宿主细胞酿酒酵母一直被认为是安全的模式生物(GRAS)而广泛应用于食品工业和医药工业,也是目前常见的用于酵母表面展示的宿主细胞。
除酿酒酵母外,近年来酵母展示平台已被拓展至某些能利用甲醇作为单一碳源和能量来源的细胞株,如巴斯德毕赤酵母、汉逊酵母。
与酿酒酵母相比,嗜甲醇酵母细胞株具有更优越的发酵特性,如能够在廉价的碳源中生长和更高的细胞培养密度,这些特性使其在需要大规模发酵的应用中更具优势,例如展示异源酶作为全细胞催化剂[4]。
另外,毕赤酵母对外源蛋白的O-糖基化程度更高,因而对展示的外源酶具有更好的稳定效果。
2.2 载体蛋白酵母细胞表面包被着一层坚硬的细胞壁,由内层的葡聚糖骨架和外层的甘露糖蛋白构成。
甘露糖蛋白主要包括两类蛋白质:一种以非共价方式松散地结合于细胞壁,可以用SDS 抽提;另一类蛋白必需以β-1,3 或β-1,6 葡聚糖酶消化细胞壁后才能抽提,这类蛋白常含有GPI 锚定区域。
α-凝集素和絮凝素以及细胞壁蛋白如Cwp1p,Cwp2p,Tip1p 等都属于GPI 家族蛋白,外源蛋白与它们融合后可被共价锚定于细胞表面,这些蛋白是常用的酵母表面展示载体蛋白。
2.3 外源蛋白酵母表面展示系统适合展示各种真核蛋白,包括酶、细胞识别因子、受体、抗体、抗原等,被广泛地应用于蛋白质工程、全细胞催化、生物转化、细胞吸附、分子识别、生物治疗、信号转导、生物传感器和疫苗等领域。
外源蛋白与载体蛋白的融合方式有C 末端融合、N 末端融合、插入融合。
对某些外源蛋白,选择恰当的融合方式可以明显改善展示效果或蛋白的功能特性,如Aga2p 蛋白有良好的柔性,外源蛋白可以以N 末端或 C 末端两种方式与其融合。
研究表明抗CD3ε单链抗体融合于Aga2p 蛋白C末端时,其亲和力较天然蛋白降低30~100倍[5],而融合于N末端时活性得以恢复。
3 酵母表面展示系统的类型目前,最常见的酵母表面展示表达系统包括: 凝集素展示表达和絮凝素展示表达[6]。
凝集素展示表达系统是将外源基因与酵母编码凝集素C端编码序列(含GPI锚定信号序列)连接后插入质粒载体的信号肽下游,融合蛋白诱导表达后,信号肽引导嵌合蛋白向细胞外分泌,由于融合蛋白C末端存在含GPI锚定信号的凝集素多肽序列,可将蛋白锚定在酵母细胞壁中,从而将蛋白分子展示表达在酵母细胞表面。
絮凝素展示表达系统利用絮凝素基因与外源蛋白融合,并将融合蛋白展露表达在细胞表面,此系统又包括两个子系统: GPI锚定系统和絮凝结构域锚定系统。
GPI锚定系统是利用絮凝素Flo1p的C末端含有的GPI信号锚定外源蛋白,此系统与凝集素展示相似; 絮凝结构域锚定系统是利用Flo1p的中间絮凝功能结构域与外源蛋白融合,通过絮凝功能结构域识别酵母细胞壁中的甘露聚糖链并非共价作用诱导细胞粘附、聚集成可逆性絮状物。
4 酵母表面展示系统的应用4.1 酵母表面展示与酒精发酵传统的酒精发酵是以淀粉质谷物或糖蜜为原料。
随着燃料酒精需求的日益增长,以天然纤维素类资源生产酒精的研究也日益受到人们重视。
由于纤维素类物质是自然界中一种潜在的可再生资源,对解决未来能源问题有着巨大的潜力,因此,天然纤维素酒精发酵具有重要意[7]。
Fujita 等[8]成功地将三种纤维素水解酶同时展示在酿酒酵母表面,从而构建了能够增效和按顺序降解纤维素的全细胞生物催化剂。
4.2 酵母表面展示系统与新药筛选将未知功能的目的基因产物或特定病理过程相关蛋白产物展示在酵母表面,对cDNA 表达文库或突变体库进行筛选,能发现与这些未知功能的基因产物或病理过程相关产物发生相互作用的物质,有助于对未知基因功能的研究,并能发现一些药物作用的新靶点,或筛选到治疗疾病的新药先导化合物[9] 。
Visintin 等[10]将酵母表面展示技术与酵母双杂交技术相结合,将抗体的scFv 片断连接到转录因子VP16 的激活结构域( AD) 上,将抗原连接到LexA 的结合结构域( DB) 上,以His3 和LacZ 为报告基因,建立抗原抗体相互作用的展示方法。
当抗原- 抗体发生相互作用时,AD 和DB 的结合将启动报告基因的表达,可通过营养缺陷培养基进行检测。
这种方法从scFv 突变体展示库中将有可能筛选到抗原特异的抗体,为疫苗及抗体类药物的研制提供良好的平台。
4.3 酵母细胞表面展示与生物吸附环境污染物的生物修复是以酶促降解或生物吸附为基础的,例如微生物对重金属的吸附就包括两种途径: ( 1) 与细胞表面复合物结合,( 2) 逐渐吸收在细胞内进行消化。
然而通过胞内消化降解有毒物质必须使细胞内酶,蛋白质或污染物跨越细胞膜这一屏障,比较缓慢及效率低而且不可重复利用。
利用表面展示技术能较好地解决这一问题,吸附蛋白直接展示在细胞表面,不仅使吸附过程快捷高效还可以利用回复剂如EDTA 对其进行处理使之不断重复利用。
4.4 酵母表面展示与酶技术酶的固定化是指借助物理或者化学方法将酶固定于特殊的相,使得酶与整体流体分开,但是仍然能够进行底物和效应物分子交换并发挥其催化效能的一种技术。
与游离酶相比,固定化酶提高了酶的稳定性,并使酶能够反复回收利用。
但是,传统的固定化方法也会产生一些不利因素,例如由于增加固定化操作,导致酶固定化过程中的活性收率损失;另外由于固定化操作需用载体,因而增加了载体成本费和固定化操作费用[11]利用表面展示技术将具有催化活性的酶展示于酵母等微生物细胞表面就形成了全细胞催化剂,与传统的细胞内酶和外分泌酶不同,表面展示的酶以共价或非共价方式固定于细胞外表面,这种独特的空间定位使其相对自由酶而言有许多优良的特性,如温度、有机溶剂稳定性、可多次重复使用等,这些特点与传统的固定化酶技术相似,但无需额外的蛋白纯化和固定的操作,有着良好的应用前景。
Katsumi [12]利用α凝集素系统将来源于产黄菌属的OPH 展示于酵母细胞表面,细胞荧光强度测量表明每个细胞表面可以展示1.4×104 个OPH 分子,酵母展示系统OPH酶活性较大肠杆菌冰晶核蛋白展示的酶活性更高,为有机磷化合物的脱毒提供了一种有效的生物催化剂。
5 结语近十年来酵母表面工程技术在生物技术领域得到迅速发展,酵母表面展示系统不仅能展示单个亚单位蛋白,而且能展示异源寡聚体多亚单位蛋白。
酵母是真核生物,利用酵母为宿主展示表达的各种蛋白为人们研究和操作复杂真核蛋白成为可能。
另外,细胞代谢工程技术的进步使人们有能力通过增加或删除细胞内一些酶进而改变某些代谢途径某或创造新的代谢途径,该技术与细胞表面工程技术相结合,使表面工程酶细胞不仅仅作为单步反应的催化剂,而且可能被改造成为能催化多步反应、适合广泛用途的“细胞工厂”。
总之,随着更多展示载体蛋白及宿主细胞的发现,高效展示文库筛选方法的建立以及人们对表面展示技术认识的不断深化,酵母表面展示技术必将在生物质能源、生物化工、环境污染治理等领域得到广泛应用。
参考文献[1] A. Kondo, M. Udea. Yeast cell surface display applications of molecular display. Appl Microbiol Biotechnol , 2004, 64: 28 -40[2] 郭波,谢佩蓉等.酵母表面展示系统研究进展.生物化学与生物物理进展, 2002, 29(1) : 9- 22[3] ShibasakiS, M aedaH, U edaM Ana lSci 2009, 25 ( 1 ): 41~ 49[4] Kato M, Fuchimoto J, Tanino T, et al. Preparation of a whole-cell biocatalyst of mutated Candida antarctica lipase B(m CALB) by a yeast molecular display system and its practical properties [J]. Appl Microbiol Biotechnol, 2007, 75(3): 549-555[5] Wang Z, Mathias A, Stavrou S, et al. A new yeast display vector permitting free scFv amino termini can augment ligand bindingaffinities [J]. Protein Eng Des Sel, 2005, 18(7): 337-343[6] 叶波,林影,韩双艳.工业微生物,2007,37( 6 ): 53~58[7] 伍世文. 天然纤维素类物质的糖化及转化为酒精的研究。