噬菌体展示技术
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噬菌体展示系统 Phage on display
噬菌体展示系统 Phage on display
•噬菌体展示原理 –噬菌体展示定义、分类
–简介噬菌体及淘选过程
•噬菌体展示应用 •淘选过程中常见问题及解决方案
什么是噬菌体表面展示技术
Smith在1985年首次证实外源DNA可以插入丝状噬菌体基 因III中，并与pIII蛋白融合展示。
• Helper phage：提供噬菌体质粒复制、合成ssDNA和 病毒包装所需要的所有蛋白和酶。
筛选的方法－亲和淘选
直接包被淘选法： 直接将靶分子包被在固相表面 优点：简单直接。 缺点：偶尔会导致配体结合位点难以进入 可能是由于分子的立体封阻 或者是靶分子表面的部分变性而引起 液相淘选法： 将靶蛋白与噬菌体抗体库先结合，之后再亲和捕获靶分子-噬菌体
1. PIII蛋白结合于E.Coli 的F纤 毛
2. 细菌的Tol蛋白复合体解聚噬 菌体的外壳蛋白，ssDNA转 运至胞浆
3. 病毒ssDNA进入细菌的胞浆 合成dsDNA
4. 以dsDNA为模版合成所有的 病毒蛋白，且通过滚环复制
合成组装病毒所需的ssDNA。
5. 第一代噬菌体在感染10分钟 后出现在培养液中
pIII展示 单价展示 亲和力高
主要应用于抗体库
噬菌体展示技术流程
噬菌体抗体库的构建
建库：[例子]
噬菌体质粒-phagemid
• 噬菌体质粒特征： • 携带有欲在噬菌体上融合展示的外源蛋白基因和pIII基
因，没有其他噬菌体基因。 • 有包装序列信号。（packing signal）
• 有供筛选的抗生素标记基因。
复合物。 优点：克服直接包被的出现的问题 缺点：容易筛到与亲和素（或者链酶亲和素）结合的克隆。
噬菌体抗体库淘选示意图 直接包被法
• 噬菌体抗体库与靶分子相互 作用
• 洗涤去未结合的或非特异性 结合的噬菌体
• 将特异性结合的噬菌体洗脱 下来，并扩增，用扩增产物 进行下一轮筛选
• 三轮淘选后，克隆测序
膜上；与噬菌体组装终止有关。 • G1、G2:甘氨酸片段，在感染过程
中，增加各个功能域之间的灵活性
主要外壳蛋白 pVIII
• 每子个病毒含约2700个拷贝， 约10%能有效地融合外源多 肽。以pIII融合子方式表达的 是单价的，而以pVIII融合子 方式表达的则是多价的。
• 这种多价pVIII展示所增加的 亲和力有利于筛选到亲和力 非常低的配体，而单价pIII展 示则将筛选限制在具有较高 亲和力的配体上。
M13噬菌体的组成和结构
1. 丝状噬菌体：M13。 2. 单链DNA病毒,6407 bp。 3. 基因组编码11种蛋白质，其
中5种为结构蛋白质。 4. 与展示密切相关的有pIII、
pVIII两种结构蛋白质。 5. DNA在细菌内滚环复制，细
菌不被裂解，但生长速度减 慢，并且分泌大量噬菌体颗 粒。
M13噬菌体的生命周期
•噬菌体展示应用 •淘选过程中常见问题及解决方案
噬菌体展示的应用
•抗原表位分析 •发现特异性抗体 •新疫苗、多价疫苗的开发
淘选过程中常见问题及解决方案
谢谢
6. 感染后1小时内平均每个细胞 分泌1000个噬菌体
次要外壳蛋白Βιβλιοθήκη BaidupIII
1. 406 aa 组成，5个拷贝，位于噬菌 体的尾部。
2. 由三个功能区组成： • N1 穿膜区：作用于E.coli细胞膜上
的TolA蛋白；与噬菌体的入侵有关。 • N2 受体结合区：负责结合F菌毛。 • CT 疏水区：组装前黏附在细菌内
噬菌体表面展示技术：是一种将外源多肽或蛋白质的 DNA序列插入到噬菌体外壳蛋白的一个结构基因的适当位 置上,外源基因将随着外壳蛋白的表达而表达,从而使多肽 或蛋白以与外壳蛋白融合表达的形式展示在噬菌体表面。
噬菌体展示系统的分类
根据噬菌体不同： •温和噬菌体---M13 •烈性噬菌体---T7
根据文库不同： •肽库 •CDNA文库 •抗体库
第五步：扩增—将洗脱的噬菌体扩增 扩增产物进行下一轮筛选
后面的筛选逐步加大筛选压力
多克隆和单克隆噬菌体ELISA
ELISA阳性克隆测序，最终得 到特异性结合的克隆序列
感染 和扩增
E.coli
噬菌体展示系统 Phage on display
•噬菌体展示原理 –噬菌体展示定义、分类
–简介噬菌体及淘选过程
噬菌体抗体库淘选示意图 液相法
第一步：生物素化抗体与磁珠结合
Bind to Streptavidin coated magnetic bead
biotin -antigen
第二步：磁珠生物素化抗原复合物与抗体库结合
第三步：洗涤—洗去非特异和弱结合的噬菌体
第四步：洗脱—将特异性结合的噬菌体洗脱下来
pIII展示和pVIII展示的区别
• pVIII 展示的多肽比较小，如果太大会影响噬菌体壳蛋白的组 装。
• pIII只要不影响感染，可以展示更大的多肽及蛋白。
• 丝状噬菌体展示系统一般是在外壳蛋白pIII或pVIII的N端融合 表达外源多肽及蛋白。
pVIII展示 多价展示
筛选到的分子亲和力相 对低 高拷贝数增加了抗原性 应用于肽库
噬菌体展示系统 Phage on display
•噬菌体展示原理 –噬菌体展示定义、分类
–简介噬菌体及淘选过程
•噬菌体展示应用 •淘选过程中常见问题及解决方案
什么是噬菌体表面展示技术
Smith在1985年首次证实外源DNA可以插入丝状噬菌体基 因III中，并与pIII蛋白融合展示。
• Helper phage：提供噬菌体质粒复制、合成ssDNA和 病毒包装所需要的所有蛋白和酶。
筛选的方法－亲和淘选
直接包被淘选法： 直接将靶分子包被在固相表面 优点：简单直接。 缺点：偶尔会导致配体结合位点难以进入 可能是由于分子的立体封阻 或者是靶分子表面的部分变性而引起 液相淘选法： 将靶蛋白与噬菌体抗体库先结合，之后再亲和捕获靶分子-噬菌体
1. PIII蛋白结合于E.Coli 的F纤 毛
2. 细菌的Tol蛋白复合体解聚噬 菌体的外壳蛋白，ssDNA转 运至胞浆
3. 病毒ssDNA进入细菌的胞浆 合成dsDNA
4. 以dsDNA为模版合成所有的 病毒蛋白，且通过滚环复制
合成组装病毒所需的ssDNA。
5. 第一代噬菌体在感染10分钟 后出现在培养液中
pIII展示 单价展示 亲和力高
主要应用于抗体库
噬菌体展示技术流程
噬菌体抗体库的构建
建库：[例子]
噬菌体质粒-phagemid
• 噬菌体质粒特征： • 携带有欲在噬菌体上融合展示的外源蛋白基因和pIII基
因，没有其他噬菌体基因。 • 有包装序列信号。（packing signal）
• 有供筛选的抗生素标记基因。
复合物。 优点：克服直接包被的出现的问题 缺点：容易筛到与亲和素（或者链酶亲和素）结合的克隆。
噬菌体抗体库淘选示意图 直接包被法
• 噬菌体抗体库与靶分子相互 作用
• 洗涤去未结合的或非特异性 结合的噬菌体
• 将特异性结合的噬菌体洗脱 下来，并扩增，用扩增产物 进行下一轮筛选
• 三轮淘选后，克隆测序
膜上；与噬菌体组装终止有关。 • G1、G2:甘氨酸片段，在感染过程
中，增加各个功能域之间的灵活性
主要外壳蛋白 pVIII
• 每子个病毒含约2700个拷贝， 约10%能有效地融合外源多 肽。以pIII融合子方式表达的 是单价的，而以pVIII融合子 方式表达的则是多价的。
• 这种多价pVIII展示所增加的 亲和力有利于筛选到亲和力 非常低的配体，而单价pIII展 示则将筛选限制在具有较高 亲和力的配体上。
M13噬菌体的组成和结构
1. 丝状噬菌体：M13。 2. 单链DNA病毒,6407 bp。 3. 基因组编码11种蛋白质，其
中5种为结构蛋白质。 4. 与展示密切相关的有pIII、
pVIII两种结构蛋白质。 5. DNA在细菌内滚环复制，细
菌不被裂解，但生长速度减 慢，并且分泌大量噬菌体颗 粒。
M13噬菌体的生命周期
•噬菌体展示应用 •淘选过程中常见问题及解决方案
噬菌体展示的应用
•抗原表位分析 •发现特异性抗体 •新疫苗、多价疫苗的开发
淘选过程中常见问题及解决方案
谢谢
6. 感染后1小时内平均每个细胞 分泌1000个噬菌体
次要外壳蛋白Βιβλιοθήκη BaidupIII
1. 406 aa 组成，5个拷贝，位于噬菌 体的尾部。
2. 由三个功能区组成： • N1 穿膜区：作用于E.coli细胞膜上
的TolA蛋白；与噬菌体的入侵有关。 • N2 受体结合区：负责结合F菌毛。 • CT 疏水区：组装前黏附在细菌内
噬菌体表面展示技术：是一种将外源多肽或蛋白质的 DNA序列插入到噬菌体外壳蛋白的一个结构基因的适当位 置上,外源基因将随着外壳蛋白的表达而表达,从而使多肽 或蛋白以与外壳蛋白融合表达的形式展示在噬菌体表面。
噬菌体展示系统的分类
根据噬菌体不同： •温和噬菌体---M13 •烈性噬菌体---T7
根据文库不同： •肽库 •CDNA文库 •抗体库
第五步：扩增—将洗脱的噬菌体扩增 扩增产物进行下一轮筛选
后面的筛选逐步加大筛选压力
多克隆和单克隆噬菌体ELISA
ELISA阳性克隆测序，最终得 到特异性结合的克隆序列
感染 和扩增
E.coli
噬菌体展示系统 Phage on display
•噬菌体展示原理 –噬菌体展示定义、分类
–简介噬菌体及淘选过程
噬菌体抗体库淘选示意图 液相法
第一步：生物素化抗体与磁珠结合
Bind to Streptavidin coated magnetic bead
biotin -antigen
第二步：磁珠生物素化抗原复合物与抗体库结合
第三步：洗涤—洗去非特异和弱结合的噬菌体
第四步：洗脱—将特异性结合的噬菌体洗脱下来
pIII展示和pVIII展示的区别
• pVIII 展示的多肽比较小，如果太大会影响噬菌体壳蛋白的组 装。
• pIII只要不影响感染，可以展示更大的多肽及蛋白。
• 丝状噬菌体展示系统一般是在外壳蛋白pIII或pVIII的N端融合 表达外源多肽及蛋白。
pVIII展示 多价展示
筛选到的分子亲和力相 对低 高拷贝数增加了抗原性 应用于肽库