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快速发现构象选择性纳米体的酵母表面展示平台

作者:张萌萌   来源:内蒙古骆驼研究院  已浏览【】次  文字:【】【】【
    纳米抗体由于其特殊的特异性和生物化学的多功能性,对科学和医学产生了革命性的影响,使其能够应用于生物医学研究的几乎所有方面。常规抗体由两条重链和两条轻链组成。这些组分中的每一个都通过一个可变结构域(分别称为重链和轻链可变结构域的VH和VL)促进抗原结合的特异性。这种一般结构的一个关键例外是骆驼类(骆驼、骆驼、羊驼及其亲属),它们拥有一个仅由重链组成的平行抗体库。这种抗体通过一个称为VHH的可变结构域与目标抗原结合,VHH包含整个抗原结合表面。与常规抗体的抗原结合片段(fab)不同,分离的VHH结构域(也称为纳米体)可以作为单个基因的产物在细菌中容易表达,在许多情况下,这些片段甚至可以在真核细胞溶胶的还原环境中折叠并保留抗原特异性。由于其多功能性,纳米体在蛋白质结构生物学和细胞生物学以及作为潜在的诊断和治疗试剂中得到了应用。在GPCRs的研究中,纳米体是特别关键的工具,在GPCRs中,构象选择性的纳米体被广泛地用于将这些受体稳定在晶体学研究中,否则这些研究是不可能的。
    尽管纳米体在整个生物医学研究中的重要性与日俱增,但目前制造这些强大工具的方法仍然缓慢、昂贵,而且往往不可靠。迄今为止所描述的大多数纳米体都是从骆驼类的免疫中获得的,这是一个漫长而昂贵的过程,对大多数实验室的进入构成了重大障碍。更重要的是,由于自身抗原的免疫耐受性,动物源性抗体常常被限制于结合保守表位。由于保守的表位常常驱动关键的蛋白质功能,如蛋白质识别和变构通讯,一种快速识别靶向这些位点的纳米体的方法将提供一种检测蛋白质功能的有力手段。
    先前的工作试图通过将噬菌体展示与合成文库相结合来应对纳米体鉴定方面的挑战。然而,这些库只有通过与昂贵的商业提供商签订合同才能使用,从而限制了它们的广泛使用。此外,利用合成文库,识别不仅与目标结合,而且还特别识别特定构象的纳米体仍然是一个特别的挑战,这代表了动物源性纳米体最重要的应用之一。噬菌体展示技术能够分离出高亲和力的结合物,但功能克隆体(例如构象选择性纳米体)的鉴定仍然具有挑战性,尽管选择成功。在这里,我们通过开发和应用全合成酵母显示纳米体库来应对这些挑战,该库是利用蛋白质数据库中结构特征纳米体的排列设计的。利用荧光活化细胞分选实现的基于细胞的选择方案,可以直接、快速地鉴定两种人GPCR的构象选择性纳米体。

图1  合成纳米体库的设计与构建

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