酵 / 母 / 表 / 面 / 展 /示

2015年，美国斯坦福大学Gerald M. Cherf等在Methods in Molecular Biology系列丛书之一Yeast Surface Display中发表了一篇名为“Applications of yeast surface display for protein engineering”的文章，综述了酵母表面展示在蛋白质工程中的应用。

酵 / 母 / 表 / 面 / 展 / 示 / 技 / 术 / 的 / 概 / 念 / 及 / 原 / 理

通过与丰富的细胞壁蛋白基因融合，在酿酒酵母表面展示重组蛋白的方法，称为酵母表面展示，或简称为酵母展示的技术，已经成为一个有价值的蛋白质工程工具，应用于广泛的生物技术和生物医学。

酵母表面展示的示意图

(A) 感兴趣的蛋白质两侧有两个表位标签：一个 9 氨基酸血凝素抗原 (HA) 标签和一个 10 氨基酸c-myc标签，并融合到a-凝集素 Aga2p的 C 端亚基。(B) 酵母细胞表面的蛋白质展示。翻译后，69 个氨基酸的Aga2p 亚基通过两个二硫键与 725 个氨基酸的a-凝集素 Aga1p 亚基结合。融合蛋白随后被分泌到细胞外空间，其中 Aga1p 通过 β1,6-葡聚糖共价键锚定在细胞壁上。结果，感兴趣的蛋白质显示在细胞表面，可溶性配体可以接触到该蛋白质。目的蛋白的功能展示可以通过对天然折叠特异的荧光标记的抗体或配体 （红星） 检测。表位标签用于通过标记的抗 HA 或抗c-myc抗体（绿星）将蛋白质功能标准化为表面表达水平。这些功能允许对酵母细胞的异质混合物进行流式细胞仪分选 （FACS），根据所展示蛋白质的生物物理和生化特性，每个酵母细胞显示多达 100,000 个单一蛋白质变体的拷贝。

酵 / 母 / 表 / 面 / 展 / 示 / 技 / 术 / 的 / 应 / 用

1、工程蛋白质以增加亲和力

蛋白质对其结合伴侣的亲和力是一个关键参数，通常调节结合复合物的生物学功能。酵母展示技术已成为领先的提高蛋白质亲和力（称为“亲和力成熟”）的策略。

通过 FACS 从酵母展示的文库中分离高亲和力蛋白质变体

2、工程蛋白质以提高稳定性

蛋白质的稳定性通常是指其抵抗热变性和化学变性以及蛋白水解降解的能力。高稳定性是用于研究、工业和治疗应用的蛋白质的理想特性，并转化为更长的保质期、活性持续时间和体内活性。

通过 FACS 从酵母展示的文库中分离高稳定性蛋白质变体

3、酶工程

定向进化是一种强大的酶工程技术。然而，开发一种将酶突变体的基因型与其表型联系起来的策略是一项艰巨的挑战。酵母展示的独特策略允许使用 FACS 筛选多达 10 8个酶变体的文库，已被用于提高多种酶的活性和底物特异性。

从酵母展示的文库中选择催化活性增加的成键酶变体的一般策略

      除以上应用外，文献中还简要介绍了酵母展示的其他应用，包括蛋白质表位作图、蛋白质-蛋白质相互作用的鉴定以及展示蛋白质在工业和医学中的用途。

独 / 特 / 的 / 优 / 势 / 及 / 前 / 景

1、与核糖体和噬菌体展示等其他技术相比，酵母展示提供与流式细胞术分析的兼容性，无需可溶性蛋白质表达和纯化步骤即可对蛋白质表达水平、稳定性、亲和力和特异性进行定量的细胞内测量。

2、此外，与细菌和噬菌体展示不同，酵母展示提供了一种真核表达系统，能够产生含有多个二硫键的复杂哺乳动物蛋白质。

3、这种独特的优势组合已将酵母展示确立为工程蛋白质稳定性、表达和结合相互作用的领先技术，并作为高通量酶工程和酵母细胞工程的新兴技术。

4、此外，除了需要 FACS 仪器进行定量文库筛选和分析外，酵母展示采用标准实验室设备和材料进行微生物转化和培养，用户可以在几周内轻松生成和筛选文库。

5、随着酵母展示的使用和应用继续迅速扩大，看到这项强大的技术在未来几年所带来的进步将是令人兴奋的。

【原文献地址】

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4544684/

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