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噬菌体展示技术及其应用.ppt

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噬菌体展示技术和其应用ppt课件

噬菌体展示技术和其应用ppt课件

2024/3/30
25
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

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。

噬菌体展示技术和其通用实验技术简介 ppt课件

噬菌体展示技术和其通用实验技术简介 ppt课件

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融合蛋白的表达是低价的，只有不到10％的噬菌体可以表 达融合基因，其余噬菌体展示的均是野生型噬菌体的p3蛋PPT课件
36
淘筛—亲和淘筛
1.噬菌体肽库与靶分子相互作用
2.洗涤去未结合的或是非特异性结合 的噬菌体
3.将特异性结合的噬菌体洗脱下来
M13噬菌体遗传图谱和结构示意图
PPT课件
17
3.6.2次要衣壳蛋白PⅢ展示系统
次要衣壳蛋白PⅢ
PⅢ是病毒的次要外壳蛋白，位 于病毒颗粒的尾端，是噬菌体感染 大肠杆菌所必须的。每个病毒颗粒 都有3个～5个拷贝PⅢ蛋白，其在结 构上可分为N1、N2和CT 3个功能区 域，这3个功能区域由两段富含甘氨 酸的连接肽G1和G2连接。其中，N1 和N2与噬菌体吸附大肠杆菌菌毛及 穿透细胞膜有关，而CT构成噬菌体 外壳蛋白结构的一部分，并将整个 PⅢ蛋白的C端结构域锚定于噬菌体 的一端。
PPT课件
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PⅢ展示系统，PⅢ有2个位点可供外源序列插入， 当外源的多肽或蛋白质融合于PⅢ蛋白的信号肽(SgⅢ) 和N1之间时，该系统保留了完整的PⅢ蛋白，噬菌体 仍有感染性；但若外源多肽或蛋白直接与PⅢ蛋白的 CT结构域相连，则噬菌体丧失感染性，这时重组噬菌 体的感染性由辅助噬菌体表达的完整PⅢ蛋白来提供。 PⅢ蛋白很容易被蛋白水解酶水解，所以有辅助噬菌 体超感染时，可以使每个噬菌体平均展示不到一个融 合蛋白，即所谓“单价”噬菌体。
PPT课件
12
3.3 噬菌体侵染大肠杆菌
PPT课件
13
3.4 λ噬菌体展示系统
（1）PV展示系统。λ噬菌体的PV蛋白构成了它的尾部管状部分。PV有
两个折叠区域，C端的折叠结构域（非功能区）可供外源序列插入或 替换。λ噬菌体的装配在细胞内进行，故可以展示难以分泌的肽或蛋白 质。该系统展示的外源蛋白质的拷贝数为平均1个分子/噬菌体，这表 明外源蛋白质或多肽可能干扰了λ噬菌体的尾部装配。 （2）D蛋白展示系统。D蛋白的参与野生型λ噬菌体头部的装配。当突变 型噬菌体基因组小于野生型基因组的82%时，可以在缺少D蛋白的情况 下完成组装，故D蛋白可作为外源序列融合的载体，而且展示的外源 多肽在空间上是可以接近的。该系统有一个很好的特点，噬菌体上融 合蛋白和D蛋白的比例可以由宿主的抑制tRNA活性加以控制，这对于 展示那些可以对噬菌体装配造成损害的蛋白质时特别有用。

2019-2020年人教统编噬菌体展示技术的原理及其应用幻灯片

2019-2020年人教统编噬菌体展示技术的原理及其应用幻灯片
铺盘分离单个克隆 测序分析插入序列
验证实验： 结合实验
Solid phase selection with immunotubes
Immunotube coated with antigen
coated with
•
steptavidin and
biotinylated antigen B
v v
B
M13噬菌体的生活史
其裂解周期为：
•
1)吸附(adsorption)
2)侵入(entory)
3)复制（生物合成biosynthesis）
4)成熟(maturation)
5)装配(assembly)
6)释放(release)
丝状噬菌体的基因及蛋白结构
•
• pIII (406aa, 5~8copies)
B
B
BB
B
Bind to Streptavidin
coated microtitre wells
•
Wash to remove unbound phage particles
•
Elute bound phage
•
Amplify eluted phage
Repeat selection •
目前噬菌体展示技术的研究进展非常迅速，在抗原 决定簇的定位、蛋白质相互作用位点的确定、特异调节 分子的分离和人工抗体和疫苗的制备、诊断技术、酶抑 制剂的研究开发、多肽药物的研制等生物技术研究的不 同领域得到了应用，并对这些领域产生了深远的影响。
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。

噬菌体课件

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

抗体噬菌体展示技术ppt课件

抗体噬菌体展示技术ppt课件
▪ Amber codon TAG: supE strains (glutamic acid
codon), non-suppressor strains (stop codon)
▪ Protease cleavage site
▪ Promoter
▪ Signal peptides: phage protein translocation, crucial
▪ pIII protein is essential for infection of
bacteria
▪ Helper phage: wild-type pIII helper phage
and special helper phage
▪ Antigen immobilized on magnetic beads,
DNA recombination and gene manipulation; multiple cloning sites (MCS)
▪ Coat protein: PIII (larger protein, less than 5 copies,)
PVIII (more than 5 copies, decreased length)
Introduction of Phage Display Technology
The Ff bacteriophage structure
Introduction of Phage Display Technology
The scheme of phagemid vector
▪ IG region: intergenic region, usually contains the
polystryrene surfaces, or on columns, or is used in solution as biotinylated antigen and

噬菌体展示技术的原理及应用ppt课件


完整版ppt课件
32
5. 酶： 例：碱性磷酸酶，蛋白水解酶类， 等等
完整版ppt课件
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)
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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
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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

第四章--噬菌体-PPT幻灯片


溶原状态
l 十分稳定，能经历许多代 l 在某些条件如紫外线、X线、致癌剂、突变剂等作
用下，可中断溶原状态进入溶菌性状态，这称为前 噬菌体的诱导与切离，发生率为10-2-10-5。 l 极少数溶原性细菌中的前噬菌体离开细菌基因组后， 不进入溶菌性周期，这个现象被形象地称之为“治 愈”。
溶原性转换（lysogenic conversion）
l 只要细菌有特异性受体，不论死活噬菌体都能吸附， 但噬菌体不能进入死亡的宿主菌。
穿入
l 有尾噬菌体吸附宿主后，借助尾部末端含有的 一种类似溶菌酶的物质，在细菌细胞壁上溶一 小孔，然后通过尾鞘的收缩，将头部DNA注入 细菌体内，而蛋白衣壳留在菌细胞外。
l 无尾噬菌体与丝形噬菌体可以脱壳的方式进入 细菌细胞内。
溶原周期
l 温和噬菌体（temperate phage）
l 噬菌体感染细菌后不增殖，不裂解细菌，其基因与 宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体 DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代
T4 bacteriophages infecting E.coli.
噬菌体噬菌体的复制来自2.化学组成l 蛋白质
© 构成噬菌体的头部的衣壳及尾部，包括尾髓、尾鞘、尾板、 尾刺和尾丝，起着保护核酸的作用，并决定噬菌体外形和 表面特征。
l 核酸-遗传物质
© 基因组大小2-200Kb © 核酸为DNA或RNA，大多数噬菌体的DNA为双链DNA，但一些
微小DNA噬菌体的DNA为环状单链。多数RNA噬菌体的RNA为 线状单链，少数为线状双链，且分成几个节段。 © 某些噬菌体的基因组含有异常碱基，如大肠埃希菌T2噬菌 体无胞嘧啶，而代以5-羟甲基胞嘧啶与糖基化的5-羟甲基 胞嘧啶；某些枯草芽胞杆菌噬菌体无胸腺嘧啶，而代以尿 嘧啶、 5-羟甲基尿嘧啶。因宿主细胞内没有这些碱基，可 成为噬菌体DNA的天然标记。

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.
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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。
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.
The applied use of bacteriophages
➢phage therapy (use as anti-bacterial agents) ➢phage display ➢phage-delivered vaccine ➢delivery vehicles for gene therapy ➢typing of bacteria
Examples of some methods that have been used to fuse foreign proteins/peptides to the surface of bacteriophage.
Phage vaccination
Phages have been used as potential vaccine delivery vehicles in two different ways: by directly vaccinating with phages carrying vaccine antigens on their surface or by using the phage particle to deliver a DNA vaccine expression cassette that has been incorporated into the phage genome.
噬菌体展示技术及其应用
高建明
噬菌体是细菌病毒, 在与宿主细胞特异性 受体结合并注入其DNA 后, 能将其DNA 整合 进宿主基因组(溶原性) , 或用于合成新的噬 菌体颗粒。在真核宿主中, 噬菌体不能复制, 如无合适的原核宿主, 噬菌体如同无生命的 颗粒性抗原。
噬菌体可以是单股DNA (如M 13、 fd 和f1)、双股DNA (如λ 噬菌体)、 双股RNA (如f6) 或单股RNA (如M S2 和Q B)。噬菌体在自然环境中普遍存 在, 数量和种类远多于细菌。
噬菌体展示技术（Phage Display techniques，PDT）起源于1985年,是一 种用于筛选和改造功能性多肽、蛋白质 强有力的生物技术，广泛应用于蛋白组 学、基因克隆等多个分子生物学领域。
目前噬菌体展示技术的研究进展非 常迅速，在抗原决定簇的定位、蛋白质 相互作用位点的确定、特异调节分子的 分离和人工抗体和疫苗的制备、诊断技 术、酶抑制剂的研究开发、多肽药物的 研制等生物技术研究的不同领域得到了 应用，并对这些领域产生了深远的影响。
Foreign proteins can usually be displayed on more than one phage coat protein and in varying amounts. Generally, the smaller the foreign protein or peptide the more copies can be displayed, although this also depends on the phage used, the coat protein and the antigen displayed.