蛋白质组学

M13 噬菌体衣壳蛋白改造在改良噬菌体展示技术中的应用

1. 引言

噬菌体展示是一项改造结合靶分子多肽的强大技术 [ 1 〜 3] 。蛋白质与噬菌体衣壳蛋白形成融合蛋白,可以在噬菌体表面表达,而相应的编码基因则包裹于噬菌体颗粒内 [4] 。包裹的 DNA 通过突变扩增构建噬菌体展示多肽库,为筛选各种变异体做准备。通过固定化靶分子体外结合实验,高亲和力的蛋白质可以从蛋白质展示库中筛选出来。随后,选定蛋白质的序列可以通过 DNA 测序推断出来。

靶蛋白可以通过构建噬菌粒载体与主要衣壳蛋白 [ 蛋白质-8 (P8) ] 或次要衣壳蛋白 [ 蛋白质 -3 ( P3 ) ] 形成的融合蛋白在 M13 噬菌体表面以低拷贝方式展示,这需要在野生型(wt)  P8 和 P3 辅助噬菌体帮助的条件下进行 [5] 。由于融合蛋白的展示水平随蛋白质序列和长度的不同而不同,多价蛋白与 P8 融合进行展示难以实现 [6] 。例如,如果 P8 的每一个拷贝都与展示多肽形成融合蛋白(噬菌体系统,而不是噬菌粒系统),融合多肽长度超过6 个氨基酸残基,噬菌体一般就会不稳定 [7] 。即使在噬菌粒系统中,蛋白质展示也高度依赖于蛋白质的大小和性质 [8]。尽管用 P3 或 P8 进行单价噬菌体展示使许多不同蛋白质亲和力从中等提高到很高 [9],利用 P8 进行多价噬菌体展示从初级库中选择分子质量大的低亲和力受体蛋白尚未实现。

这里,我们描述一种通过突变 P8 锚定残基改进蛋白质展示的方法。利用这一方法,两个不同的蛋白质 [ ( 链霉亲和素和人生长激素(hGH ) ] 表达水平几乎增加了 100 倍,并且我们发现这一技术也适用于其他蛋白质。这一戏剧性的展示改进很可能由于融合蛋白在噬菌体表面定位更加恰当所致。理论上,高拷贝展示的应用应该可能使结合弱的蛋白质从初级天然库中选择出来,对于小肽这一方法已经成功可行。同样重要的是这一方法扩展了噬菌体展示研究蛋白质的范围,许多曾被认为难以展示的蛋白质用这一方法实现了展示。因此,这里描述的方法增加了噬菌体展示鉴定新蛋白质或修饰蛋白质功能的潜力。

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