酵母细胞表面展示技术目前已成为蛋白质工程研究的重要工具,利用此技术可以鉴定蛋白间的相互作用,目前,已有多种蛋白被展示在酵母细胞表面,这些蛋白包括生长因子、抗体片段、细胞表面受体如表皮生长因子受体(EGFR)等。此外,酵母表面展示还有一些其它优点,例如,可以通过荧光激活细胞分类技术对表达文库进行快速和定量筛选;此项技术的运用代表着蛋白质工程研究中的最新进展。
浙江大学张伟团队在生物技术通报发表了一篇名为“酵母表面展示技术在蛋白质工程中应用”的文章综述了酵母展示技术为人们研究天然蛋白间的相互作用提供了研究平台及其在其他方面的应用。
识别蛋白相互作用
探究生物体内蛋白间相互作用是蛋白质工程的重要内容,也是揭示各种疾病发生机理乃至生命现象的关键所在,酵母展示技术为人们研究天然蛋白间的相互作用提供了研究平台。Bidlingmaier等通过将人cDNA文库展示表达在酵母细胞表面,利用磷酸化肽对酵母表面的蛋白库进行筛选,检测到几种未曾报道的能以酪氨酸磷酸化方式与EGFR或黏着斑激酶相作用蛋白分子。研究表明利用构建在酵母表面的人蛋白库不仅可用于翻译后修饰分析,还能鉴定目标靶分子以及确定与药物或小分子交叉反应的未知蛋白。Wadle等利用展示在酵母细胞表面的肿瘤抗原评估特异肿瘤抗体在癌症患者体内的反应,并筛选到了针对新型肿瘤抗原的cDNA文库,对酵母展示文库筛选揭示许多肿瘤抗原在原核生物展示文库是检测不到的。需要注意的是,由于移码多肽的表达可能会造成模拟表位被选出,因此在筛选中使用与表达产物反应的抗血清确认十分必要。
YongKuCho等[10]最近报道了一种酵母展示荧光制备(YDIP)技术,利用此技术将scFv展示在酵母细胞表面作为亲和剂用于可溶性和膜抗原的分离和鉴定。他们利用YDIP结合串连质谱技术法成功地鉴定出神经细胞黏连分子(NCAM)是结合脑内皮细胞质膜抗体的抗原。结果显示,YDIP结合流式细胞技术能对抗原-抗体的作用进行精确定量,同时优化的YDIP法能与Westernbloting、银染、质谱等常用的蛋白质研究工具相适用。此外,一些研究小组利用酵母展示技术已从免疫或非免疫的的scFV文库中分离出能和多种目标蛋白相结合的新抗体。
提高蛋白稳定性和表达水平
酵母表面展示可以在蛋白的基因型和相关表型间建立联系,通过改造表达宿主而非蛋白质本身提高水溶性表达水平。Wentz等[20]利用酵母表面展示技术筛选酵母cDNA文库,获得了一些过量表达能提高scFvs和scTCRs产量的酵母基因。他们发现,蛋白与Aga2p融合后可以改变异源蛋白在酵母中的分泌过程,使展露表达水平取决于异源蛋白而不是Aga2p。他们鉴定了某些基因,这些基因甚至可以在没有Aga2p的情况下通过过量表达提高分泌水平。Rakestraw[21]报导了一种方法,这种方法能够消除由于与Aga2p融合导致的假阳性且仍然维持分泌表型和基因型之间的联系。他将酵母与靶蛋白的结合伴侣连接在一起,当靶蛋白被细胞分泌,这个结合伴侣可以将其捕捉。数学模型和实验观察表明,这种选择方法能够区分分泌水平之间微妙差异且拥有与文库筛选相似的时间窗口,而且由于将蛋白结合伴侣作为诱饵,只有那些能够分泌已经被完全折叠好的蛋白的克隆才能够被选出
细胞表面展示技术已经成为蛋白质工程研究的重要工具,利用此技术可定向改造目标蛋白,同时在蛋白的分离纯化、蛋白固定化、蛋白间相互作用等方面都有广泛应用。酵母是真核生物,利用酵母为宿主展示表达的各种蛋白为人们研究和操作复杂真核蛋白成为可能。
DOI:10./j.cnki.biotech.bull...08.
