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蛋白质分子进化文库筛选策略的重要方法

【摘要】:蛋白质突变体库构建之后筛选方法的确定决定了蛋白质外定向进化的方向和成功与否,成功的筛选方法能够有效地实现基因型和表现型的连接以实现功能蛋白质的获得。除此之外,由于FCM进行筛选时,若标记底物与文库结合,则相应的细胞就被带上荧光标记,而未结合的荧光底物则可通过多次洗涤去除。因此,FCM不仅可以根据荧光强度分选出目标蛋白,还可以经过多轮筛选达到富集的效果。

蛋白质突变体库构建之后筛选方法的确定决定了蛋白质外定向进化的方向和成功与否,成功的筛选方法能够有效地实现基因型和表现型的连接以实现功能蛋白质的获得。传统的筛选策略是根据表型观察筛选,通过对细胞的生长率、生存率或底物消耗、产物生成速率等的观测筛选出目的菌株,如琼脂平板克隆筛选或粗酶裂解液的酶活检测等方法。然而,表型观察筛选法不能定量且对微小变化不灵敏,因此传统筛选方法在很大程度上限制了突变文库大小以及筛选能够达到的通量。后续发展的各类表面展示技术及流式细胞分选技术(FCM)大大提高了筛选通量。表面展示技术具有高效灵敏等特点,其中以噬菌体表面展示和酵母表面展示最常用,为蛋白质突变体库高通量筛选,尤其在抗体蛋白的研究中提供了很好的选择。各类展示技术的原理大体相似,即将表达的多肽以融合蛋白形式展现在病毒或细胞表面,并使其保持相对独立的空间结构和生物活性,借以研究多肽的性质相互识别和作用,筛选特定功能的多肽结构,实现蛋白质的定向进化。FCM能够实现单细胞的依次高速通过激光聚焦监测点,经激发光激发后产生荧光信号,根据光信号的变化来判断细胞的大小、形态以及荧光强度,并可以将需要得到的细胞亚群从中分选出来。除此之外,由于FCM进行筛选时,若标记底物与文库结合,则相应的细胞就被带上荧光标记,而未结合的荧光底物则可通过多次洗涤去除。因此,FCM不仅可以根据荧光强度分选出目标蛋白,还可以经过多轮筛选达到富集的效果。近年,微流控技术受到关注,虽然与FCM相比其筛选速度约低一个数量级,且体系组装复杂稳定性较差,但其功能灵活多样、价格低廉,因而有广泛应用潜力。(www.chuimin.cn)