运用DNA重组技术,将组合成的具有一定长度的随机序列寡核苷酸片段或互补DNA(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)以融合蛋白的形式展示在核糖体、病毒或细胞表面,并保持相对独立的空间结构和生物活性。用于研究多肽和蛋白质的性质、相互识别和作用,筛选特定功能的多肽结构。
展示技术
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。
- 英文名称
- display technologies
- 所属学科
- 生物学
自从1985年丝状噬菌体表面展示技术创立以来,人们相继发现了细菌、真菌等多种表面展示系统。研究较多的用于环境治理的表面展示系统有大肠杆菌、摩拉克氏菌和酵母等。要在细胞表面实现外源蛋白质的功能展示,必须具有分泌和定位到细胞外膜的机制,且不干扰细胞的正常功能,解决这一问题的办法就是将外源蛋白质与膜蛋白质融合。因为膜蛋白质在膜上的定位和折叠成高级结构的机制尚不清楚,所以可以用来展示外源蛋白质的膜蛋白质还很有限。酵母是真核生物,真核外源蛋白质可得到正确表达与修饰。
根据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、信使RNA(mRNA)展示技术和酵母展示技术等。
通过DNA的重组技术,使得相应的蛋白质与膜蛋白质融合表达,最后通过相关免疫技术观察到目的蛋白质的融合表达。
可用于蛋白质相互作用的研究、受体与配体结合结构域的识别和鉴定等。在实际应用中可用于癌症、传染病、自身免疫、神经变性、炎症病理等的诊断,及与治疗相关的结合分子(蛋白质、多肽、核酸等)的分离和筛选,用于肽库与酶库的高通量筛选,以及制备全细胞吸附剂、重组生物催化剂、细菌疫苗、生物传感器等。展示技术是生命科学基础研究、医药技术与产品开发、环境监测与治理等众多领域的有效手段之一,已在微生物学、分子生物学、疫苗学和生物技术等方面得到了广泛应用。
将为生物分子的发现开创新时代。展示技术能够从分子文库中发现全新的高活性、高亲和力的肽,提高和改造肽的结合性能。利用体外展示技术,通过探索化学和空间结构,采用非天然侧链修饰以调整多肽结构的柔性,通过合成化学和合理设计进一步优化展示技术的适用性。
随着筛选方法、文库载体构建方法以及展示系统的改进和优化,展示技术将在多个领域得到更广泛应用,例如在环境保护方面,将参与生物降解的酶和蛋白质直接展示在细胞表面,使生物修复过程快捷高效。
扩展阅读
- 邹媛,詹金彪.分子文库展示技术.细胞生物学杂志,2007,29:179-186.
- SERGEEVA A, KOLONIN M G, MOLLDREM J J, et al.Display technologies: application for the discovery of drug and gene delivery agents.Advanced drug delivery reviews,2006,58(15):1622-1654.
- LI M.Applications of display technology in protein analysis.Nature biotechnology,2000,18(12):1251-1256.