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噬菌体展示肽库的应用

2024-01-24 阅读(239)

丝状噬菌体在菌毛阳性菌体中繁殖,这些菌体不被噬菌体裂解,但会分泌出显示特定插入物的噬菌体的多个拷贝。与目标分子结合的噬菌体可以被洗脱,然后通过在细菌中生长来扩增。这种所谓的“生物筛选”可以重复几次,直到丰富了最佳的结合物群体。结合肽的序列是通过对噬菌体基因组中编码肽的部分进行测序来确定的。最后,插入物可以作为重组肽或合成肽进行复制。通过这种方法,可以找到靶向受体的特异性和选择性配体。

在大多数显示应用中,肽融合在次要衣壳蛋白plII的氨基端或附近,其次是衣壳蛋白pVII。pllI的优点是,相当大的肽和蛋白质插入物可以被纳入其中,而不会失去噬菌体的感染性。在每个噬菌体颗粒中,只有大约5个plI拷贝被认为固定在颗粒的一个尖端。我们一直在使用一种名为fUSE 5的噬菌体展示载体,其中plII的每个拷贝都携带一个插入物。这导致多肽的多价展示。多价性并不一定是缺点,因为在过去的五年中,我们在体外和体内应用该载体发现了几种有用的肽配体,可用于不同的靶标。已经描述了其他几种载体,它们能够在噬菌体衣壳蛋白pll或pVII的一个拷贝中显示插入物。

 

一.识别短肽序列的蛋白受体

 

一旦感兴趣的蛋白质以纯化形式可用或转染后可以在细胞表面表达,肽文库就提供了表征该蛋白质配体结合特异性的机会。活细胞中的蛋白质蛋白质相互作用通常由非常大的表面积介导,但也有短肽参与结合的情况。噬菌体展示肽文库特别适合研究这种肽导向的相互作用。噬菌体显示肽文库的一个主要应用是确定抗体的表位。抗体仅基于三个或四个保守残基识别小的肽基序。基于噬菌体展示所揭示的表位基序,有可能描绘出抗体识别的蛋白质区域。表征与自身免疫性疾病相关的抗体的表位可能会产生有关疾病免疫原性机制的重要信息。

显示肽的噬菌体颗粒也可以在相反的环境中被利用来产生针对噬菌体显示肽的抗体。丝状噬菌体是强大的免疫原,并且可以将抗体单独用于特定的噬菌体显示肽。

 

二、选择用于结合复杂生物系统的肽

 

近年来,人们发现噬菌体肽文库可用于选择更复杂靶标的肽,如人类病毒、活细胞和小鼠组织和肿瘤。当使用此类复杂靶标时,有必要采用引导噬菌体选择程序,以增强背景噬菌体粘附之上的特异性肽介导结合。在最初的一种方法中,细胞转染与尿激酶受体的基因被用来分离肽配体到尿激酶受体。通过使用来自不同物种的两种转染细胞系(一种来自小鼠,另一种来自昆虫),选择重点是尿激酶受体结合肽。因此,尿激酶受体是两种细胞系之间唯一的共同点。分离的肽基序与已知与受体结合的尿激酶序列并不相似。基于细胞表面异源表达受体的选择系统也被用于选择黑素皮质素受体1的肽。

另一种聚焦选择的方法是用已知会破坏相互作用的试剂特异性地洗脱结合的噬菌体,即与特定的抗体或肽。人类血小板已被用作制造凝血酶受体肽拮抗剂的靶标。从血小板中结合的噬菌体用一种已知的凝血酶受体激动剂肽洗脱。

抗体洗脱已被用于鉴定与人腺病毒不同衣壳蛋白结合的肽。肽与病毒相互作用的表征可能为哪些蛋白质可以结合病毒并成为细胞表面病毒的潜在受体提供线索。一些分离的肽序列与已知的腺病毒受体相似,其中一个是整合素。病毒结合肽的潜在用途是,它们可以干扰传染性,阻止病毒的结合和/或内化。一种肽:CLRSGRGC是通过筛选人埃可病毒的噬菌体文库获得的。这种环状肽部分阻止了病毒对人类细胞的感染性。值得注意的是,显示病毒靶向肽的纯化噬菌体颗粒也可以阻止病毒的传染性。选择与汉坦病毒结合的噬菌体在细胞培养中抑制该病毒的传染性。

 

三.文库衍生肽的应用:整合素作为靶标

 

为了验证噬菌体展示的肽与它们的靶标结合,这些肽需要作为合成肽或作为融合蛋白生产,例如在大肠杆菌中。通常,最好的合成肽是从那些在克隆序列中富集的噬菌体序列中获得的,这些噬菌体序列对目标具有最高的亲切性。来自噬菌体文库的整合素结合肽配体可抑制细胞对细胞外基质蛋白的粘附,并可用于研究与之相互作用的特定整合素的功能。此外,当合成肽被包裹为基质时,细胞会粘附在其上,这可用于制造人工组织或移植。