核糖體展示研究進(jìn)展

郭園

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，包頭 014109）

核糖體展示研究進(jìn)展

郭園

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，包頭 014109）

核糖體展示是一種無細(xì)胞系統(tǒng)，可以從文庫中篩選蛋白質(zhì)和多肽。翻譯的蛋白質(zhì)及其mRNA同時(shí)結(jié)合在核糖體上形成mRNA-核糖體-蛋白質(zhì)三聚體，通過配體親和分離得到功能性蛋白及其編碼的mRNA，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的DNA后進(jìn)行相關(guān)蛋白的表達(dá)，可用于抗體及蛋白質(zhì)文庫選擇、蛋白質(zhì)體外改造等，而且其可以展示較大的文庫而不受細(xì)菌轉(zhuǎn)化的限制，可對(duì)毒蛋白、蛋白酶敏感和不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)進(jìn)行篩選，也可在特定位點(diǎn)進(jìn)行氨基酸修飾。就核糖體展示技術(shù)的研究進(jìn)展及其在蛋白質(zhì)進(jìn)化和篩選方面的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

核糖體展示；抗體；選擇；蛋白質(zhì)進(jìn)化

展示系統(tǒng)可以從蛋白和肽為表型的文庫中，篩選與它們基因型相關(guān)的DNA或RNA，同時(shí)也可以通過多輪突變、篩選、復(fù)制進(jìn)行進(jìn)化，最終改變表型特征。而成功的展示則依賴于功能蛋白恢復(fù)其遺傳信息的能力。目前，已設(shè)計(jì)和驗(yàn)證出一些基于細(xì)胞的展示方法，如噬菌體展示［1，2］和細(xì)胞表面展示［3-5］。另外，還有無細(xì)胞方法，如核糖體展示［6，7］和mRNA 展示［8，9］。

核糖體展示技術(shù)是在體外進(jìn)行的，可避免一些基于細(xì)胞展示系統(tǒng)的限制。通過在無細(xì)胞系統(tǒng)中形成mRNA-核糖體-蛋白質(zhì)三聚體（PRM），將新生蛋白與它們的相關(guān)mRNA分子聯(lián)系起來，通過蛋白質(zhì)的功能特性選擇遺傳物質(zhì)。mRNA可進(jìn)行擴(kuò)增或通過RT-PCR反轉(zhuǎn)錄成DNA，再進(jìn)行循環(huán)、突變或克隆。近些年，研究人員利用核糖體展示技術(shù)進(jìn)行廣泛的研究，對(duì)傳統(tǒng)的核糖體展示技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，成功篩選到多種對(duì)靶分子有特異性親和力的抗體、酶和多肽等大分子及一些小分子。

1　核糖體展示原理

核糖體展示技術(shù)的本質(zhì)是利用形成的mRNA-核糖體-蛋白質(zhì)三聚體復(fù)合物，通過核糖體把新生蛋白和其mRNA聯(lián)系起來。最早的核糖體展示系統(tǒng)利用E. coli S30進(jìn)行肽的篩選［10］，合成的DNA文庫編碼隨機(jī)肽序列通過加入氯霉素終止翻譯，產(chǎn)生多核糖體復(fù)合物。展示了肽表位的特定復(fù)合物通過固定化抗體進(jìn)行捕獲，得到的多核糖體加入EDTA使其分解釋放綁定的mRNA，進(jìn)而通過RT-PCR反轉(zhuǎn)錄成cDNA（圖1）。之后發(fā)展出的真核核糖體展示系統(tǒng)ARM（antibody-ribosome-mRNA）則被用于功能性單鏈抗體片段的篩選［7，11］。通過刪除PCR片段的終止密碼子產(chǎn)生真核PRM復(fù)合物，產(chǎn)生的PRM復(fù)合物隨后通過抗原包被的磁珠進(jìn)行捕獲，mRNA通過RT-PCR無需解離核糖體復(fù)合物就可得到相應(yīng)的DNA。而特異的復(fù)合物可以從突變文庫中進(jìn)行富集，改進(jìn)的ARM展示還可在mRNA中引入突變，用于體外蛋白質(zhì)定向進(jìn)化和酶的篩選［12］。

圖1　核糖體展示原理

轉(zhuǎn)化效率限制了基于細(xì)胞系統(tǒng)的文庫多樣性，核糖體展示相對(duì)噬菌體和細(xì)胞表面展示有很多優(yōu)勢(shì)。較大的文庫可以通過每個(gè)循環(huán)進(jìn)行篩選，PCR產(chǎn)物可以直接用作模板，避免克隆過程，很容易就可得到巨大多樣性的PCR文庫，展示文庫的大小僅取決于反應(yīng)中的功能性核糖體的數(shù)量，可以高達(dá)1014/mL［7］。因此，更大的文庫給核糖體展示提供一個(gè)絕佳的機(jī)會(huì)，可用于選擇稀有的序列和高親和性結(jié)合位點(diǎn)。利用PCR方法還可在選擇后將更多的多樣性引入DNA庫中，這就提供了一個(gè)有效的蛋白質(zhì)進(jìn)化途徑。此外，無細(xì)胞系統(tǒng)可以表達(dá)有毒的、對(duì)蛋白酶敏感或不穩(wěn)定的蛋白，這些都是細(xì)菌表達(dá)系統(tǒng)通常達(dá)不到的［13］。真核無細(xì)胞系統(tǒng)也可進(jìn)行翻譯后修飾，擴(kuò)展了展示功能相關(guān)蛋白的可能性。此外，核糖體展示還能將修飾的氨基酸，如化學(xué)標(biāo)記的或是非天然氨基酸引入蛋白質(zhì)的特定位置［14］。

2　PURE核糖體展示技術(shù)

核糖體展示技術(shù)雖然已出現(xiàn)一段時(shí)間，但是傳統(tǒng)的展示技術(shù)存在一定的缺陷。核糖體展示中一些內(nèi)在組分的存在，如無細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)中細(xì)胞提取液中的核酸酶等，會(huì)減弱mRNA-核糖體-蛋白質(zhì)三聚體的穩(wěn)定性，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。Kanamori等［15］開發(fā)了一種高效可控的核糖體展示系統(tǒng)，即基于重組元件的蛋白合成系統(tǒng)PURE（protein synthesis using recombinant elements）。該系統(tǒng)中的mRNA-核糖體-蛋白質(zhì)三聚體高度穩(wěn)定，核酸酶和其他抑制因子的活性在這個(gè)系統(tǒng)中非常低，篩選到的mRNA可以輕易被反轉(zhuǎn)錄成cDNA。PURE系統(tǒng)已應(yīng)用到抗體工程中，如利用該系統(tǒng)進(jìn)行表位定位和抗體親和力成熟度研究等。這些研究結(jié)果均表明PURE系統(tǒng)比傳統(tǒng)核糖體展示方法更高效。

高效穩(wěn)定的三聚體對(duì)核糖體展示至關(guān)重要，PURE系統(tǒng)不同于以往傳統(tǒng)的基于細(xì)胞提取物的無細(xì)胞翻譯系統(tǒng)，因?yàn)樗忻鞔_的組分，主要包含轉(zhuǎn)錄、翻譯和能量再生的必需因子，而其他與蛋白合成過程不相關(guān)的物質(zhì)，包括氨基酸代謝酶、能量消耗因子和核酸酶、蛋白酶等的含量則很少等。這種優(yōu)勢(shì)使科研人員能夠繞過蛋白質(zhì)合成反應(yīng)過程中的障礙，在一個(gè)可重復(fù)、可靠的系統(tǒng)中進(jìn)行核糖體展示實(shí)驗(yàn)。此外，在細(xì)胞中形成的mRNA-核糖體-蛋白質(zhì)三聚體復(fù)合物有細(xì)胞毒性，因此，原核和真核生物對(duì)于停滯的核糖體通常都有相應(yīng)的補(bǔ)救系統(tǒng)，如在E. coli中，tmRNA（ssrA）和SmpB蛋白介導(dǎo)的反式翻譯系統(tǒng)能在合成不完整的蛋白加上標(biāo)簽，使核糖體從RNA上滑落，且新合成的帶標(biāo)簽的蛋白也會(huì)被SmpB等蛋白降解?；诖竽c桿菌S30提取物的核糖體展示也含有這樣的停滯核糖體補(bǔ)救系統(tǒng)，該系統(tǒng)的存在不利于PRM復(fù)合物的穩(wěn)定，因此需要添加ssrA的反義寡核苷酸以抑制反式翻譯系統(tǒng)的活性。但PURE系統(tǒng)組分中并不含有SmpB蛋白，因而其PRM復(fù)合體更加穩(wěn)定。此外，這個(gè)系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其中的組分可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行調(diào)整，如釋放因子、tRNA或者是非天然的氨基酸等。利用PURE系統(tǒng)無釋放因子的mRNA終止密碼子可以很容易地形成穩(wěn)定的mRNA-核糖體-蛋白質(zhì)三聚體。

3　IVC技術(shù)用于密碼子抑制tRNA的篩選

篩選和擴(kuò)增是蛋白質(zhì)和核酸定向進(jìn)化的常用工具，篩選和鑒定需要催化劑和產(chǎn)物在一個(gè)獨(dú)立的區(qū)域中配對(duì)。體內(nèi)篩選使用活細(xì)胞，而體外篩選與體內(nèi)選擇相比更簡(jiǎn)單、更容易操作，同時(shí)可以解決細(xì)胞毒性的問題，可從豐富、多樣的文庫開始進(jìn)行。Griffiths和Tawfik 設(shè)計(jì)了一個(gè)體外劃分技術(shù) IVC（in vitro compartmentalization），用于體外生物催化劑等生物大分子的進(jìn)化，催化劑在一個(gè)區(qū)劃的油包水乳液中與催化劑產(chǎn)物配對(duì)［16］，該技術(shù)已經(jīng)成功用于如核酶和普通酶等生物催化劑的改進(jìn)中［17，18］。

Ogawa等［19］利用IVC技術(shù)結(jié)合通讀核糖體展示原理提出了體外抑制tRNA選擇的概念。他們使用區(qū)劃油包水乳液微胞中的雙鏈DNA作為模板庫（圖2），模板包含轉(zhuǎn)錄和翻譯的觸發(fā)器，一個(gè)琥珀終止密碼子和另一個(gè)轉(zhuǎn)錄觸發(fā)器用于反密碼子或反密碼子環(huán)隨機(jī)絲氨酸t(yī)RNA基因。轉(zhuǎn)錄生成兩種類型的RNA：tRNA和可翻譯的mRNA（mRNA-tRNA）。當(dāng)tRNA 抑制mRNA終止密碼子UAG的時(shí)候，完整的蛋白質(zhì)翻譯后仍附著在mRNA上，其中利用的即是通讀核糖體展示技術(shù)。通過這種方式，有活性的抑制tRNA能夠被選擇出來并讀出它們的序列。經(jīng)過充分的改進(jìn)后，這種方法可以成為一個(gè)很好的體外tRNA進(jìn)化工具。

圖2　IVC通讀核糖體展示擴(kuò)增循環(huán)

4　單鏈可變片段篩選

抗獨(dú)特型抗體是臨床前和臨床開發(fā)過程中的免疫原性和藥代動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展的關(guān)鍵試劑。Chin等［20］將噬菌體展示和核糖體展示結(jié)合起來，用以分離單克隆抗獨(dú)特型抗體?？躬?dú)特型抗體通過噬菌體展示的scFv文庫進(jìn)行富集，利用生化表位競(jìng)爭(zhēng)測(cè)試鑒定中和IgE 結(jié)合的抗獨(dú)特型抗體。采用隨機(jī)點(diǎn)突變的方法在核糖體展示中使噬菌體衍生的抗獨(dú)特型抗體迅速親和成熟。通過2輪篩選使抗獨(dú)特型抗體的中和活性提高近20倍，并保持了對(duì)病人抗體的特異性，可用于抗藥抗體和藥代動(dòng)力學(xué)分析中，實(shí)現(xiàn)了快速生產(chǎn)抗IgE 的抗獨(dú)特型抗體。

此外，開發(fā)高親和性、強(qiáng)特異性的試劑對(duì)于監(jiān)測(cè)環(huán)境中的毒素和激素十分重要。Zhao等［21］利用核糖體展示，在非免疫小鼠的脾細(xì)胞的文庫中篩選抗雙酚A的scFv片段。研究揭示出核糖體展示可以從非免疫天然文庫中分離出小分子的結(jié)合劑，而無需任何體內(nèi)步驟，可高效快速的產(chǎn)生重組抗體。Luo等［22］構(gòu)建了抗殺螟松單鏈可變片段的cDNA文庫，通過核糖體展示篩選特異性scFv，用于快速精確檢測(cè)食品樣本中的殺螟松，顯示出核糖體展示在殺蟲劑抗體片段篩選方面的潛力。

在疾病治療和診斷方面，核糖體展示技術(shù)也有一定的應(yīng)用。Chen等［23］利用核糖體展示技術(shù)進(jìn)行乙肝病毒HCV外殼E2連接肽的功能篩選。他們利用核糖體展示技術(shù)親和篩選，篩選到的PE2D肽對(duì)HCV E2蛋白顯示出高特異性和親和性，可阻斷E2結(jié)合到干細(xì)胞上，抑制乙肝病毒HCV的侵入，可作為潛在的抗病毒藥物。Zhao等［24］同樣利用核糖體展示技術(shù)，從人的單鏈可變片段scFv基因文庫中篩選抗狂犬病病毒的抗體片段。其他一些課題組也相繼利用核糖體展示技術(shù)對(duì)單鏈可變片段進(jìn)行了篩選［25，26］。此外，核糖體展示技術(shù)已發(fā)展成為一個(gè)新的免疫檢測(cè)策略［27，28］，對(duì)于藥物免疫檢測(cè)發(fā)展具有重要意義。

5　酶的定向進(jìn)化

核糖體展示在體外酶的進(jìn)化應(yīng)用中受到酶的范圍和催化效率的限制。核糖體展示用于酶活的篩選只有在三聚體完整情況下可行，酶分子催化的反應(yīng)產(chǎn)物連接到mRNA 上，否則基因型-表型的關(guān)聯(lián)將會(huì)消失。最有效的進(jìn)化酶的方式是利用定向選擇壓力作用于酶的各個(gè)方面，如底物結(jié)合、產(chǎn)物形成和速率加速等，表型和基因型相關(guān)的篩選結(jié)果將被保留下來。到目前為止體外方法中只有IVC方法最佳，在油包水乳液中，油分散了液滴，阻止基因、體外合成蛋白及反應(yīng)產(chǎn)物形成交叉污染，因此能夠保持表型和基因型的關(guān)聯(lián)。

研究人員在酶與底物間的自由分子間相互作用的條件下進(jìn)行酶催化活性的篩選［29］。突變文庫中，不穩(wěn)定的mRNA-核糖體-蛋白質(zhì)三聚體復(fù)合物以油包水乳液的方式被區(qū)劃在體外，每一個(gè)液滴平均含有不超過一個(gè)單一的復(fù)合物。之后復(fù)合體在液滴中分解，釋放的酶分子酶學(xué)特性在選擇性壓力下自由地與底物作用，提供了一個(gè)高效選擇催化活性的機(jī)會(huì)。定向進(jìn)化是用于蛋白質(zhì)在特定應(yīng)用中進(jìn)行定制化的一種手段，雖然已經(jīng)取得一定的成果，但是其潛力才剛開始展現(xiàn)出來。未來生成定制蛋白的發(fā)展，在很大程度上依賴于改進(jìn)現(xiàn)有的進(jìn)化方法和新方法的出現(xiàn)。而經(jīng)過改進(jìn)的區(qū)劃核糖體展示則可被用于酶活性的篩選中，可在單分子水平下篩選任何一種酶。

6　展望

雖然早在20年以前就開始有關(guān)于核糖體展示技術(shù)的報(bào)道，但是這項(xiàng)技術(shù)并沒有像噬菌體展示技術(shù)一樣被廣泛應(yīng)用，原因是在細(xì)胞提取液中準(zhǔn)備穩(wěn)定的三聚體復(fù)合物比較困難，而無細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)中含有許多抑制因子抑制了有效的核糖體展示。最近發(fā)展出的PURE系統(tǒng)作為無細(xì)胞蛋白合成系統(tǒng)，可以使目的基因通過核糖體展示技術(shù)分離得到。同時(shí)正是由于如文庫多樣性豐富這類優(yōu)于噬菌體展示的特點(diǎn)，使得核糖體展示技術(shù)有更加廣闊的應(yīng)用前景。未來隨著技術(shù)的發(fā)展，核糖體展示技術(shù)除了進(jìn)行選擇目的蛋白或抗體外，也可以用于生產(chǎn)篩選的蛋白。體外展示篩選表位候選物時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到假陽性的情況，而核糖體展示篩選到的肽可直接進(jìn)行合成，通過Western blot進(jìn)行分析，這樣就不需過表達(dá)和純化步驟。通過PCR擴(kuò)增DNA加入到展示系統(tǒng)中，可以對(duì)大量的肽同時(shí)進(jìn)行研究。因此，未來利用簡(jiǎn)單、高效的核糖體展示策略就可以完成低成本、高通量的表位篩選工作。

除了生物學(xué)領(lǐng)域的研究外，在化學(xué)生物學(xué)和材料化學(xué)領(lǐng)域中核糖體展示技術(shù)還將更多的被用于肽適配體的篩選，從由親水氨基酸組成的導(dǎo)電聚合物文庫中進(jìn)行篩選，結(jié)合的適配體通過石英晶體微量天平進(jìn)行測(cè)定，進(jìn)而進(jìn)行圓二色性解析其二級(jí)結(jié)構(gòu)。為構(gòu)建新型功能材料，還可以將不同種類的成分結(jié)合到一起。目前，研究人員已開始設(shè)計(jì)可結(jié)合有機(jī)和無機(jī)材料的分子，這些分子的篩選多使用體外選擇技術(shù)，肽適配體則用于不同種類的非生物材料的篩選，如金屬氧化物、金屬、量子點(diǎn)和合成聚合物等［30，31］。Li等［32］使用核糖體展示技術(shù)，從隨機(jī)文庫中篩選導(dǎo)電聚合物3-己基噻吩-2，5-二基（P3HT）的肽適配體。P3HT屬于半導(dǎo)體聚合物家族，常用于太陽能電池、晶體管和傳感器中。核糖體展示可成功用于親水肽適配體的篩選，而這些肽均顯示出了特異的親和活性，親水氨基酸組成的肽對(duì)于疏水聚合物具有非常好的結(jié)合能力。通過核糖體展示得到的肽適配體未來也會(huì)用于生物傳感器的制備中，如單壁碳于碳納米管的篩選［33］。可以預(yù)見的是改進(jìn)的核糖體展示技術(shù)將會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用前景，將從蛋白質(zhì)的篩選擴(kuò)展到小分子篩選中。

［1］Smith GP. Filamentous fusion phage：novel expression vectors that display cloned antigens on the virion surface［J］. Science， 1985，228（4705）：1315-1317.

［2］Santich BH， Liu H， Liu C， et al. Generation of TCR-like antibodies using phage display［J］. Methods Mol Biol， 2015， 1348：191-204.

［3］Shusta， EV， VanAntwerp， J， Wittrup KD. Biosynthetic polypeptide libraries［J］. Curr Opin Biotechnol， 1999， 10（2）：117-122.

［4］Van Deventer JA， Yuet KP， Yoo TH， et al. Cell surface display yields evolvable， clickable antibody fragments［J］. Chembiochem， 2014，15（12）：1777-1781.

［5］Soga K， Abo H， Qin SY， et al. Mammalian cell surface display as a novel method for developing engineered lectins with novel characteristics［J］. Biomolecules， 2015， 5（3）：1540-1562.

［6］Hanes J， Pluckthun A. In vitro selection and evolution of functional proteins by using ribosome display［J］. Proc Natl Acad Sci， USA，1997， 94（10）：4937-4942.

［7］He M， Taussig MJ. ARM complexes as efficient selection particles for in vitro display and evolution of antibody combining sites［J］. Nucleic Acids Res， 1997， 25：5132-5134.

［8］Chen L， Kutskova YA， Hong F， et al. Preferential germline usage and VH/VL pairing observed in human antibodies selected by mRNA display［J］. Protein Eng Des Sel， 2015， 28（10）：427-435.

［9］Tokunaga M， Shiheido H， Hayakawa I， et al. Hereditary spastic paraplegia protein spartin is an FK506-binding protein identified by mRNA display［J］. Chem Biol， 2013， 20（7）：935-942.

［10］Mattheakis LC， Bhatt RR， Dower WJ. An in vitro polysome display system for identifying ligands from very large peptide libraries［J］. Proc Natl Acad Sci USA， 1994， 91（19）：9022-9026.

［11］Taussig MJ， Groves MAT， Menges M， et al. ARM complexes for in vitro display and evolution of antibody combining sites［M］// Monoclonal Antibodies：A Practical Approach. In Shepherd P，Dean C Eds. Oxford：Oxford University Press， 2000：91-109.

［12］Irving RA， Coia G， Roberts A， et al. Ribosome display and affinity maturation：from antibodies to single V-domains and steps towards cancer therapeutics［J］. J Immunol Methods， 2001， 248：31-45.

［13］He M， Taussig MJ. Ribosome display：Cell-free protein display technology［J］. Brief Funct Genomic Proteomic， 2002， 1（2）：204-212.

［14］Ellman J， Mendel D， Anthony-Cahill S， et al. Biosynthetic method for introducing unnatural amino acids site-specifically into proteins［J］. Methods Enzymol， 1991， 202：301-336.

［15］Kanamori T， Fujino Y， Ueda T. PURE ribosome display and its application in antibody technology［J］. Biochimica et Biophysica Acta， 2014， 1844：1925-1932.

［16］Griffiths AD， Tawfik DS. Man-made enzymes—from design to in vitro compartmentalization［J］. Cur Opin Biotech， 2000， 11（4）：338-353.

［17］Levy M， Ellington AD. Directed evolution of streptavidin variants using in vitro compartmentalization［J］. Chemi Biol， 2008， 15（9）：979-989.

［18］Tay Y， Ho C， Droge P， et al. Selection of bacteriophage lambda integrases with altered recombination specificity by in vitro compartmentalization［J］. Nucleic Acids Res， 2010， 38（4）：e25.

［19］Ogawa A， Hayami M， Sando S， et al. A concept for selection of codon-suppressor tRNAs based on read-through ribosome display in an in vitro compartmentalized cell-free translation system［J］. J Nucleic Acids， 2012， 2012：538129.

［20］Chin SE， Ferraro F， Groves M， et al. Isolation of high-affinity，neutralizing anti-idiotype antibodies by phage and ribosome display for application in immunogenicity and pharmacokinetic analyses［J］. J Immunol Methods， 2015， 416：49-58.

［21］Zhao L， Ning BA， Bai JL， et al. Selection of bisphenol A-singlechain antibodies from a non-immunized mouse library by ribosome display［J］. Analytical Biochemistry， 2015， 488：59-64.

［22］Luo YH， Xia YX. Selection of single-chain variable fragmentantibodies against fenitrothion by ribosome display［J］. Anal Biochem， 2012， 421：130-137.

［23］ Chen F， Zhao Y， Liu M， et al. Functional selection of hepatitis C virus envelope E2-binding peptide ligands by using ribosome display［J］. Antimicrob Agents Chemother， 2010， 54（8）：3355-3364.

［24］Zhao XL， Chen WQ， Yang ZH， et al. Selection and affinity maturation of human antibodies against rabies virus from a scFv gene library using ribosome display［J］. J Biotech， 2009， 144：253-258.

［25］Zhou L， Mao WP， Fen JA， et al. Selection of scFvs specific for the HepG2 cell line using ribosome display［J］. J Biosci， 2009， 34 （2）：221-226.

［26］Sun YN， Ning BA， Liu M， et al. Selection of diethylstilbestrolspecific single-chain antibodies from a non-immunized mouse ribosome display library［J］. PLoS One， 2012， 7（3）：e33186.

［27］Qi YH， Wu CM， Zhang SX， et al. Selection of anti-sulfadimidine specific ScFvs from a hybridoma cell by eukaryotic ribosome display［J］. PLoS One， 2009， 4（7）：e6427.

［28］Cheng HW， Chen YF， Yang Y， et al. Characterization of anticitrinin specific ScFvs selected from non-immunized mouse splenocytes by eukaryotic ribosome display［J］. PLoS One， 2015，10（7）：e0131482.

［29］Skirgaila R， Pudzaitis V， Paliksa S， et al. Compartmentalization of destabilized enzyme-mRNA-ribosome complexes generated by ribosome display：a novel tool for the directed evolution of enzymes［J］. Protein Eng Des Sel， 2013， 26（7）：453-461.

［30］Whaley SR， English DS， Hu EL， et al. Selection of peptides with semiconductor binding specificity for directed nanocrystal assembly［J］. Nature， 2000， 405：665-668.

［31］Ejima H， Matsumiya K， Sawada T， et al. Conjugated polymer nanoparticles hybridized with the peptide aptamer［J］. Chem Commun， 2011， 47：7707-7709.

［32］ Li Z， Uzawa T， Zhao H， et al. In vitro selection of peptide aptamers using a ribosome display for a conducting polymer［J］. J Biosci Bioeng， 2014， 117（4）：501-503.

［33］ Li Z， Uzawa T， Tanaka T， et al. In vitro selection of peptide aptamers with affinity to single-wall carbon nanotubes using a ribosome display［J］. Biotechnol Lett， 2013， 35：39-45.

（責(zé)任編輯 馬鑫）

Current Progress on Ribosome Display

GUO Yuan
（Vocational and Technical College，Inner Mongolia Agricultural University，Baotou 014109）

Ribosome display is a cell-free system for the selection of proteins and peptides from large libraries. It uses the principle of coupling the translated proteins（phenotypes）and their corresponding mRNA（genotypes）to ribosome and the stable protein-ribosomemRNA complexes are formed. Then，the functional proteins and the corresponding encoding mRNAs are obtained by the simultaneous affinity separation of ligands，and they are converted and amplified as DNA for further expressions of related proteins，as well as selection of antibody and protein libraries，in vitro modification of proteins. It may display very large libraries while it is not limited by bacterial transformation. It is also suitable for screening the toxic，proteolytically sensitive，and unstable proteins，and allows the incorporation of modifying amino acids at defined loci. In this paper，research progress on ribosome display systems and their applications in the selection and evolution of proteins are reviewed.

ribosome display；antibody；selection；protein evolution

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.08.004

2015-10-15

郭園，女，講師，研究方向：微生物與免疫；E-mail：guoyuan_2003@163.com