在生命科學領域中，有兩種極為重要的生物大分子一直在被科學家們研究，一種是執(zhí)行大部分生命活動的蛋白質(zhì)，一種是承載遺傳信息的核酸。在噬菌體展示技術出現(xiàn)以前，無論是成本、通量抑或效率，解碼核酸序列的能力遠優(yōu)于解碼蛋白質(zhì)序列的能力。科學家們利用噬菌體展示技術將蛋白質(zhì)相關信息轉化為核酸信息后，通過高通量測序來實現(xiàn)對蛋白質(zhì)信息的解讀，這也為蛋白質(zhì)研究提供了更為便捷的方法。

噬菌體展示技術其原理在于將展示在其表面上的蛋白質(zhì)/抗體或者小肽的序列與編碼它們的核酸序列進行關聯(lián)，利用噬菌體的超強擴增能力構建小肽或者抗體文庫，多樣性可以達到109以上；然后利用噬菌體展示技術通過多輪淘選得到針對特定對象的親和肽或者抗體。

那么噬菌體展示技術是如何發(fā)現(xiàn)和發(fā)展的呢？這首先得從噬菌體開始說起。

噬菌體是一類病毒，顧名思義是吞噬細菌、真菌、超級細菌等微生物的病毒。自然界中，噬菌體無處不在，以其極端的多樣性持續(xù)顛覆生命領域的“游戲規(guī)則”，被生物科學家成為生命宇宙的“暗物質(zhì)”，也被開發(fā)成為病原微生物防控的“核武器”。除此之外，噬菌體展示是其應用的一個重要領域。

1985年，G. P. Smith教授將EcoR I基因片段插入絲狀噬菌體f1的BamH I位點，轉化E. coli，通過與f1噬菌體的結構蛋白融合，成功將EcoR I（“顏值”）展示于噬菌體的表面(1)。此后，隨著大量噬菌體展示文庫的構建、遺傳操作體系的建立以及展示平臺與體系的拓展，噬菌體展示技術在不同領域，尤其是蛋白質(zhì)和抗體相關領域，發(fā)揮了重要作用。

噬菌體展示技術有多種分類標準。根據(jù)噬菌體的不同，可以分為M13、T7、T4、λ等多種體系；根據(jù)載體的不同，可以分為噬菌體載體（True Phage）和噬菌粒載體（Phagemid）；根據(jù)文庫的不同，可以分為隨機肽庫、cDNA文庫、抗體文庫、蛋白質(zhì)文庫等。

M13噬菌體展示系統(tǒng)

單鏈絲狀噬菌體（M13）屬于絲狀噬菌體，含有單鏈DNA基因組，其衣殼蛋白為管狀，通常由幾千個拷貝的主要衣殼蛋白（PⅧ）和位于尾端的次要衣殼蛋白（PⅢ）組成。由于該蛋白的分子量很小，只適合用來展示外源短肽。外源肽段的太大會影響病毒包裝，不能形成有功能的噬菌體。該系統(tǒng)比較適合用來篩選低親和力的配體。

T7噬菌體展示系統(tǒng)

T7 噬菌體基因組為線性雙鏈DNA，其衣殼蛋白通常有兩種形式，即10A(344個氨基酸殘基)和10B(397個氨基酸殘基)，10B衣殼蛋白區(qū)存在于噬菌體表面，所以被用來構建噬菌體展示系統(tǒng)。與M13系統(tǒng)相比，T7噬菌體直接使宿主菌進行裂解，不需經(jīng)過分泌過程，廣泛應用于篩選不同分子量，不同親和力的蛋白質(zhì)。

T4噬菌體展示系統(tǒng)

T4噬菌體基因組DNA為雙鏈線形，呈環(huán)狀排列，噬菌體衣殼的有兩種非必需外殼蛋白SOC(small outer capsid protein，9 ku)和HOC(highly antigenic outer capsid protein，40 ku)，因此它表達的蛋白不需要復雜的蛋白純化，可展示各種大小的多肽或蛋白質(zhì)，很少受到限制。

λ噬菌體展示系統(tǒng)

λ噬菌體是長尾噬菌體科的一種溫和噬菌體，有直徑55nm的二十面體頭部，末端有細長尾絲?；蚪M為48.5 kb的線性雙鏈DNA分子，有黏性末端即單鏈延伸12個核苷酸，感染后線性基因組可立即環(huán)化。噬菌體的頭部由D蛋白和V蛋白構成，可以構建D蛋白和V蛋白的展示系統(tǒng)。λ噬菌體是在宿主細胞內(nèi)完成裝配的，無需將外源肽或蛋白分泌到細菌胞膜外，可展示有活性的大分子蛋白質(zhì)（100 kDa以上）及宿主細胞有毒性的蛋白質(zhì)，適用范圍極廣。

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