噬菌体展示技术课件
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噬菌体展示技术和其应用ppt课件
2024/3/30
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应用举例：
部分做过的工作
2024/3/30
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一、半合成噬菌体抗体库的构建
构建一个半合成抗体库，不经免疫制备人源抗Tie2 Fab抗体。通过RT-PCR方法，从人脐带血淋巴细胞总 RNA 扩增轻链基因及重链VH段基因，将轻链基因插 入pCOMb3载体中，得人轻链质粒库；从乙肝表面抗 体（HBsAb）的Fd段基因制备含有不同长度随机化 CDR3的FR3-CDR3-J-CH1片段，然后将VH段基因与随 机化的CDR3融合，得到Fd基因片段，再将其插入轻链 质粒库中，得半合成人Fab质粒库。
成3节段
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M13噬菌体
丝 状 噬 菌 体
λ噬菌体、T4噬菌体、T7噬菌体
蝌 蚪 形 噬 菌 体
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T7与M13相比优势明显
T7Select的优势 解释
是在细胞质中表 达的裂解性噬菌 体
C-端融合
与M13不同，T7是裂解性的，其展示的蛋白无需分泌。
插入序列被克隆到T7Select载体基因10 的C-端，可以使带有终止密码子的 插入子得以表达和展示。
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34人源噬菌体Fab抗体半合成的构建将酶切纯化的重链重叠PCR产M13的超感染 下，繁殖出表算出κ＋Fd（包括CDR3-5个菌落，涂格，过夜培养后菌落PCR： 其中6个克隆中有轻链也有重链。双链插入率 为60％左右。
κ 链 文 库 的 容 量 为 5.03×106,λ 链 文 库 的 容 量 为 6.8×106(多次建库混合后的库容量)。
从平板上随机挑取10个菌落，涂为70％。
载体克隆容量大 T7载体比M13克隆容量大，而任何克隆到M13上大于1 kbp的片段都不稳定。
噬菌体展示技术及其应用.ppt
Lytic phages specifically kill pathogenic bacteria as an alternative to antibiotics
Example of a successful phage therapy treatment.
接受过噬菌体治疗的病人对细菌和病 毒感染的抵抗力增强, 噬菌体能上调感染 病人的免疫应答。噬菌体治疗能改变血清 α肿瘤坏死因子(TNF-α) 水平, 体外加入 噬菌体能提高血细胞培养物中的TNF-α和 白细胞介素6水平。IL-6 涉及Th2 型应答, 对诱导B细胞分化成抗体形成细胞特别重要。 总之, 这些结果表明噬菌体能作为细胞和 体液免疫的天然佐剂。
In phage display, a heterologous peptide or protein is displayed on the surface of the phage through transcriptional fusion with a coat-protein gene ,producing novel phage particles that have a variety of potential uses.
目前，能用于蛋白质/多肽展示的噬菌 体系统有丝状噬菌体展示系统、λ噬菌体展 示系统、T4噬菌体展示系统和T7噬菌体展示 系统。
T7 噬菌体基因组由39936bp双链线性DNA组成，有 160bp 的突出末端。T7噬菌体衣壳蛋白通常有2 种形式， 10A（344氨基酸）和10B（397氨基酸），10B是在10A的341 个氨基酸的翻译框中产生的(translational frameshift)， 约占衣壳蛋白的10%，功能性衣壳或者由10A、或者由10B、 或者由10A和10B以一定比例构成，这说明T7衣壳蛋白能够 容纳变异体。独特的10B 衣壳蛋白区存在于噬菌体表面， 所以被用作噬菌体展示。不像丝状噬菌体系统，展示在T7 表面的多肽或蛋白质不需要通过细胞膜分泌出来，因而其 表面展示多肽和蛋白的范围广。T7展示系统可以高、中、 低拷贝地展示不同分子量的蛋白质，是目前最为理想的展 示系统。
噬菌体课件
将待检细菌的噬菌体与样品混 合，37度培养1h，仅待检细菌 被噬菌体吸附侵染
加入灭病毒剂灭活5min，灭活 所有未侵染宿主细胞的噬菌体；
将辅助菌加入到样品中，中和 灭病毒剂，并立刻混合后倒入 琼脂平板进行培养 释放出来的子代噬菌体裂解辅 助菌；平板中形成清晰可见的 噬菌斑。
3.1生物扩增法
• 原理：
当样品中的待检细菌数目较少时，将不利于 噬菌斑的形成，影响检测结果。如果加入能够被 噬菌体裂解的辅助菌，被侵染的待检细菌裂解释 放出来的子代噬菌体会立刻继续吸附裂解辅助菌 ，从而形成清晰的噬菌斑。因此根据噬菌斑的数 目检测样品中病原菌的含量。
宿主菌
含有报告基 因的噬菌体
常用的报告基因有：
with high-density arrays • 2001 Automated phage display
selection
2.2 噬菌体展示技术的原理
以噬菌体或噬菌粒为载体，将目标蛋白 的DNA序列插入到噬菌体外壳蛋白结构基因 的适当位置，使外源蛋白随噬菌体的重新 组装而展示到噬菌体表面，通过筛选表达 有特异肽或蛋白质的噬菌体，并得到大量 富集，从而获得目的多肽或蛋白质。
2.RNA噬菌体：
线状单链RNA（多数） 线状双链RNA（少数）
1.6 噬菌体分类
1.6 噬菌体分类
根据噬菌体与宿主的关系： （1） 烈性噬菌体：指感染宿主细胞后，能
够使宿主细胞裂解的噬菌体。 （2）温和噬菌体：噬菌体感染细胞后，将其
2.7 噬菌体抗体库的分类
(1)根据 免疫抗体库
插入基
因片段 非免疫抗体库 天然抗体库
的来源
半合成抗体库
噬菌体展示技术及其应用.ppt
噬菌体展示的基本原理
在噬菌体衣壳蛋白基因中插入外源 基因，形成融合蛋白表达在噬菌体颗粒 蛋白的表面，被展示的多肽或蛋白质可 保持分子，采用适当的淘洗方法（亲 和→洗脱→扩增→亲和的循环步骤）多 肽或蛋白质表达在噬菌体的表面，而其编码 基因作为病毒基因组中的一部分可通过噬菌 体DNA 序列测序出来，使得表达蛋白（表现 型）和编码基因（基因型）之间完美地结合 起来，为生物科学提供高效而实用的研究手 段。
1990年Scott等首次将随机序列肽与丝 状噬菌体表面蛋白g 融合展示在噬菌体表面, 建立了噬菌体展示随机肽库。
Scott J K, Smit h GP. Searching for peptide ligands wit h an epitope library. Science , 1990 ,249 :386.
1985年Smith首次通过基因工程的手段,将 外源基因插入丝状噬菌体基因组中,从而使表 达的外源肽或蛋白与噬菌体外壳蛋白一起展示 在噬菌体表面,由此建立了噬菌体展示技术。
Smith GP. Filamentous fusion phage : novel expression vectors that display cloned antigens on the virion surface . Science ,1985 ,228 :1315 - 1317.
Lytic phages specifically kill pathogenic bacteria as an alternative to antibiotics
Example of a successful phage therapy treatment.
接受过噬菌体治疗的病人对细菌和病 毒感染的抵抗力增强, 噬菌体能上调感染 病人的免疫应答。噬菌体治疗能改变血清 α肿瘤坏死因子(TNF-α) 水平, 体外加入 噬菌体能提高血细胞培养物中的TNF-α和 白细胞介素6水平。IL-6 涉及Th2 型应答, 对诱导B细胞分化成抗体形成细胞特别重要。 总之, 这些结果表明噬菌体能作为细胞和 体液免疫的天然佐剂。
噬菌体展示技术的原理及应用ppt课件
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32
5. 酶： 例：碱性磷酸酶，蛋白水解酶类， 等等
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33
6. 底物与抑制剂： 主要是蛋白酶的底物和其抑制剂。
完整版ppt课件
34
7. 信息传递研究: 利用噬菌体展示多肽库，发现了一些受体，
如凝血致活酶、黑皮质素受体、CD80 和一 个 Hantaviral 受体；受体的配体， 如血管促 生素、 α-bungarotoxin， 和一些大蛋白分子 中的折叠区域，如 SH2、SH3 和 WW 区域。 从多肽库中可分离到与天然激素相似的、与
2
噬菌体展示技术是将
各种多肽或蛋白质以融合
蛋白的形式表达并展示在
噬菌体表面，同时将其遗
传密码包含于噬菌体内部，
这使得蛋白质的功能与其
基因密码有机的连结在一
起。
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3
选择方法： 淘选（Panning)
而不是 筛选（Screening)
完整版ppt课件
4
非展示系统
展示系统
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应用前景:
单克隆抗体 杂交瘤技术
杂交瘤 ~103 几个月 繁杂
噬菌体抗体 展示技术
细菌 107109 几周 相对简
必须
高 有限 再克隆
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有限
可避免
+ 低 无限 直接
28
不可估
二、噬菌体展示技术的应用现状
1. 抗体：
2.
抗狂犬病毒的单链抗体，
抗HIV-1囊膜糖蛋白的单链抗体，
此抗体可专一性杀死被HIV-1感染
完整版ppt课件
13
•
•
• 毒）
• 表面展示系统 • • •
噬菌体展示技术PPT精选文档
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。
3
噬菌体展示系统的分类
根据噬菌体不同： •温和噬菌体---M
6. 感染后1小时内平均每个细胞 分泌1000个噬菌体
6
次要外壳蛋白 pIII
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
5
M13噬菌体的生命周期
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
4
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。
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。
14
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
3
噬菌体展示系统的分类
根据噬菌体不同： •温和噬菌体---M
6. 感染后1小时内平均每个细胞 分泌1000个噬菌体
6
次要外壳蛋白 pIII
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
5
M13噬菌体的生命周期
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
4
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。
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。
14
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
《噬菌体展示技术》课件
噬菌体展示技术
噬菌体展示技术是一种利用噬菌体作为载体，展示蛋白质和肽段的技术。本 课件将介绍噬菌体展示技术的基本原理和应用领域。
简介
什么是噬菌体展示技术
噬菌体展示技术是一项利用噬菌体将蛋白质或肽段展示在其表面的技术。
为什么要用噬菌体展示技术
噬菌体展示技术可以很好地展示和筛选特定的蛋白质或肽段，具有高效和可控性。
噬菌体展示技术的应用领域
噬菌体展示技术在抗体选择、疫苗研发和肿瘤治疗等领域具有广泛应用。
基本原理
1
噬菌体结构简介
噬菌体是一种寄生于细菌的病毒，具有
基因工程技术
2
包裹着基因组的蛋白质壳和尾部结构。
通过基因工程技术将目标蛋白质或肽段
的编码序列与噬菌体基因组融合。
3
噬菌体展示技术基本流程
包括载体构建、噬菌体感染宿主细菌、 蛋白质或肽段展示、筛选和验证等步骤。
噬菌体展示技术的未来发展前景
随着技术的不断进步，噬菌体展示技术在生物医药领域有望取得更大的突破。
未来，噬菌体展示技术有望在药物研发、生物制药和生物能源等领域发挥更重要的作用。
2 噬菌体展示技术的研究热点
当前的研究热点包括展示技术的改进、筛选方法的优化和多肽库的构建。
总结
噬菌体展示技术的优点
具有高效、可控、快速筛选和改造特定蛋白质或肽段的优点。
噬菌体展示技术的局限性
依赖于噬菌体感染宿主细体选择技术
噬菌体展示技术可用于快速筛选和改造具有高亲和力的抗体，用于治疗各种疾病。
疫苗研发技术
利用噬菌体展示技术可以快速筛选出具有高效免疫特性的抗原，用于疫苗的设计和开发。
肿瘤治疗技术
噬菌体展示技术可以实现肿瘤靶向治疗，将药物或治疗性蛋白质展示在噬菌体表面，以增强 治疗效果。
噬菌体展示技术是一种利用噬菌体作为载体，展示蛋白质和肽段的技术。本 课件将介绍噬菌体展示技术的基本原理和应用领域。
简介
什么是噬菌体展示技术
噬菌体展示技术是一项利用噬菌体将蛋白质或肽段展示在其表面的技术。
为什么要用噬菌体展示技术
噬菌体展示技术可以很好地展示和筛选特定的蛋白质或肽段，具有高效和可控性。
噬菌体展示技术的应用领域
噬菌体展示技术在抗体选择、疫苗研发和肿瘤治疗等领域具有广泛应用。
基本原理
1
噬菌体结构简介
噬菌体是一种寄生于细菌的病毒，具有
基因工程技术
2
包裹着基因组的蛋白质壳和尾部结构。
通过基因工程技术将目标蛋白质或肽段
的编码序列与噬菌体基因组融合。
3
噬菌体展示技术基本流程
包括载体构建、噬菌体感染宿主细菌、 蛋白质或肽段展示、筛选和验证等步骤。
噬菌体展示技术的未来发展前景
随着技术的不断进步，噬菌体展示技术在生物医药领域有望取得更大的突破。
未来，噬菌体展示技术有望在药物研发、生物制药和生物能源等领域发挥更重要的作用。
2 噬菌体展示技术的研究热点
当前的研究热点包括展示技术的改进、筛选方法的优化和多肽库的构建。
总结
噬菌体展示技术的优点
具有高效、可控、快速筛选和改造特定蛋白质或肽段的优点。
噬菌体展示技术的局限性
依赖于噬菌体感染宿主细体选择技术
噬菌体展示技术可用于快速筛选和改造具有高亲和力的抗体，用于治疗各种疾病。
疫苗研发技术
利用噬菌体展示技术可以快速筛选出具有高效免疫特性的抗原，用于疫苗的设计和开发。
肿瘤治疗技术
噬菌体展示技术可以实现肿瘤靶向治疗，将药物或治疗性蛋白质展示在噬菌体表面，以增强 治疗效果。
抗体噬菌体展示技术(课堂PPT)
▪ Easy isolation and expression of the cloned gene in a bacterial
host.
▪ Excellent potential to further improve binding properties of the
selected antibody by protein engineering techniques.
▪ Amber codon TAG: supE strains (glutamic acid
codon), non-suppressor strains (stop codon)
▪ Protease cleavage site
▪ Promoter
▪ Signal peptides: phage protein translocation, crucial
for display level
▪ Selective marker: for selection of infected host cells
5
Introduction of Phage Display Technology
▪ Nonlytic filamentous phage is the most
6
▪ More efficiently than through conventional hybridoma system.
▪ Cheaper to produce recombinant antibodies using bacteria,
rather than mammalian cell line.
polystryrene surfaces, or on columns, or is used in solution as biotinylated antigen and
host.
▪ Excellent potential to further improve binding properties of the
selected antibody by protein engineering techniques.
▪ Amber codon TAG: supE strains (glutamic acid
codon), non-suppressor strains (stop codon)
▪ Protease cleavage site
▪ Promoter
▪ Signal peptides: phage protein translocation, crucial
for display level
▪ Selective marker: for selection of infected host cells
5
Introduction of Phage Display Technology
▪ Nonlytic filamentous phage is the most
6
▪ More efficiently than through conventional hybridoma system.
▪ Cheaper to produce recombinant antibodies using bacteria,
rather than mammalian cell line.
polystryrene surfaces, or on columns, or is used in solution as biotinylated antigen and
Phage display 噬菌体展示技术ppt课件
Phage display 噬菌体展示 技术
Introduction
• Invented by George P. Smith in 1985. • A method for the study of – protein–protein, protein–peptide, and protein-DNA interactions
Applications
• Determination of interaction partners of a protein. • Determine tumour antigens (for use in diagnosis and therapeutic targeting). • Searching for protein–DNA interactions using specially-constructed DNA libraries with randomised segments. • In vitro protein evolution (also called protein engineering). • Drug discovery. • Finding new ligands (enzyme inhibitors, receptor agonists and antagonists) to target proteins.
Life Cycle of M13
M13 pIII & pVIII Coat-Protein System
• pIII minor Coat-Protein – Consist of 406 aa, 5 copies per phage. – Located at the tail of the phage. – Can display 300aa protein. • pVIII major Coat-Protein – 2700 copies per phage, 10% can used for display. – ~200 copies of fusion proteins per phage. – Proteins are usually small. – High affinity abilities because of high copy numbers.
Introduction
• Invented by George P. Smith in 1985. • A method for the study of – protein–protein, protein–peptide, and protein-DNA interactions
Applications
• Determination of interaction partners of a protein. • Determine tumour antigens (for use in diagnosis and therapeutic targeting). • Searching for protein–DNA interactions using specially-constructed DNA libraries with randomised segments. • In vitro protein evolution (also called protein engineering). • Drug discovery. • Finding new ligands (enzyme inhibitors, receptor agonists and antagonists) to target proteins.
Life Cycle of M13
M13 pIII & pVIII Coat-Protein System
• pIII minor Coat-Protein – Consist of 406 aa, 5 copies per phage. – Located at the tail of the phage. – Can display 300aa protein. • pVIII major Coat-Protein – 2700 copies per phage, 10% can used for display. – ~200 copies of fusion proteins per phage. – Proteins are usually small. – High affinity abilities because of high copy numbers.
噬菌体展示技术PPT课件
噬菌体展示技术
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
2
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。
6. 感染后1小时内平均每个细胞 分泌1000个噬菌体
6
次要外壳蛋白 pIII
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
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。
14
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
直接包被法
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。 –噬菌体展示定义、分类
8
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。
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
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
2
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。
6. 感染后1小时内平均每个细胞 分泌1000个噬菌体
6
次要外壳蛋白 pIII
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
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。
14
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
直接包被法
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。 –噬菌体展示定义、分类
8
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。
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
噬菌体展示技术课件
噬菌体展示技术课件一、前言噬菌体展示技术是一种被广泛应用于蛋白质工程、药物研发、肿瘤治疗等领域的新技术。
本文将从噬菌体（phage）、噬菌体展示技术的基本原理、应用举例和展望等方面进行介绍。
二、噬菌体的基本知识噬菌体是一种病毒，生活在细菌宿主体内。
噬菌体的外壳由蛋白质组成，内部包含脱氧核糖核酸（DNA）和辅助蛋白。
噬菌体能够通过感染细菌宿主，将其内部的代谢系统利用起来，进行自我复制和扩散。
目前，关于噬菌体的分类方法比较多，根据其外壳的性质可以分为单链（ss）和双链（ds）噬菌体，其中双链噬菌体比单链噬菌体更为常见。
三、噬菌体展示技术的原理噬菌体展示技术是利用噬菌体的外壳蛋白进行蛋白质展示的一种技术。
噬菌体的外壳蛋白可以不影响噬菌体的感染活性的前提下插入异源蛋白，从而实现异源蛋白的高效性展示。
噬菌体展示技术一般分为三种类型：（1）杆状噬菌体展示技术（Phage Display）杆状噬菌体展示技术是指将异源蛋白插入噬菌体的一种展示方式。
将异源蛋白序列与噬菌体的基因工程技术结合，使得噬菌体在感染细胞时可以将异源蛋白展示在噬菌体的外壳上。
利用这种方法，可以筛选出针对不同细胞表面蛋白、激素、抗体和酶等生物分子的蛋白质，并在药物研究和肿瘤治疗等领域中得到广泛应用。
（2）重组成簇技术（Recombinant Clustering）重组成簇技术是通过重组噬菌体的基因组来实现高效异源蛋白质的展示。
将异源蛋白的编码序列插入噬菌体的DNA片段中，并定向确保插入的编码序列被合成成一种重叠的形式。
这种重叠的编码序列被称为“聚簇”，在感染宿主细胞时能够在噬菌体表面形成聚簇，从而实现异源蛋白质的高效性展示。
（3）病毒样颗粒展示技术（Virus-like Particle Display）病毒样颗粒展示技术是指利用噬菌体或其他病毒颗粒的特性，在内部包含了异源蛋白的表达序列，从而形成一种类似于病毒粒子的结构，并与宿主细胞进行结合。
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噬菌体展示技术
14
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
噬菌体展示技术
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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
噬菌体展示技术
4
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
biotin -antigen
噬菌体展示技术
16
第二步：磁珠生物素化抗原复合物与抗体库结合
噬菌体展示技术
17
第三步：洗涤—洗去非特异和弱结合的噬菌体
噬菌体展示技术
18
第四步：洗脱—将特异性结合的噬菌体洗脱下来
噬菌体展示技术
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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
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
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。
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
6. 感染后1小时内平均每个细胞 分泌1000个噬菌体
噬菌体展示技术
6
次要外壳蛋白 pIII
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。
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
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
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噬菌体展示技术流程
噬菌体展示技术
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噬菌体抗体库的构建
建库：[例子]
噬菌体展示技术
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噬菌体展示技术
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噬菌体质粒-phagemid
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
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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
噬菌体展示技术
• 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。
• 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。
噬菌体展示技术
1噬菌体展示技术
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M13噬菌体的生命周期
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
噬菌体展示系统
Phage on display
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
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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。
• 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。
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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
• 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 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
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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。
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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
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淘选过程中常见问题及解决方案
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谢谢
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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。
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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