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phage display technology #

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Biology

파지 디스플레이(phage display) #

파지 디스플레이(phage display)는 펩타이드, DNA, 단백질과 같은 다른 분자와 박테리오파지(bacteriophage)의 표면에 나타나는 단백질과의 상호작용을 연구하는 기법입니다. 이 기술은 표적 단백질의 유전 정보를 파지에 삽입하여 파지 표면에 목적 단백질을 노출시킵니다. 파지 디스플레이는 백신, 치료 등에서 중요한 역할을 하는 항체와 항원 간 상호작용(항원-항체 반응)을 연구하기 위해 주로 사용됩니다. 파지 디스플레이에 사용되는 대표적인 박테리오파지로는 M13과 fd filamentous phage가 있지만, T4, T7, 그리고 λ phage 또한 사용될 수 있습니다.

M13 bacteriophage #

M13 bacteriophage는 파지 디스플레이에 사용되는 대표적인 박테리오파지로, filamentousphage(inovirus) 과에 속합니다.

M13 bacteriophage의 구조 #

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Schematic structure of M13 bacteriophage

M13 bacteriophage의 life cycle #

M13 박테리오파지의 life cycle은 다음과 같습니다.

부착: M13 파지는 대장균 (E. coli) 세포의 특정 수용체 부위에 부착합니다. 이 부착은 파지 단백질과 세포 표면 간의 상호작용에 의해 이루어집니다. 투입 및 주입: 파지는 대장균 세포벽과 세포막을 통해 단일 가닥 DNA (ssDNA) 유전체를 기체 내부로 주입합니다. 파지의 단백질 코트 또는 캡시드는 세포 외부에 남습니다. 복제: 호스트 세포 내부로 들어간 파지 DNA는 복제되어 단일 가닥 원형 DNA의 여러 사본이 생산됩니다. 이 과정은 호스트의 세포 기계를 이용한 DNA 복제와 합성을 포함합니다. 단백질 발현: 복제된 파지 DNA 중 일부는 호스트의 세포 기계에 의해 전사되고 번역되어 새로운 파지 입자 조립에 필요한 단백질을 생성합니다. 조립: 새로 합성된 파지 단백질들이 호스트 세포 막 주변으로 모여 새로운 파지 입자를 조립합니다. 이 과정에서 파지 DNA는 단백질 코트 내에 포장됩니다. 성장: 조립된 파지 입자들은 호스트 세포 막에서 분리되며, 분리되는 동안 최종 단백질 코트를 획득합니다. 이 분리 과정은 세포 용해 없이 파지가 호스트 세포를 빠져나가게 합니다. 성숙: 새롭게 발싸된 파지 입자들은 성숙하여 완전히 기능이 있는 감염성 입자가 됩니다. 새로운 호스트 감염: 성숙된 M13 파지는 새로운 대장균 호스트 세포를 감염시킬 수 있으며, 이렇게 생명주기가 반복됩니다.

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assembly of M13 bacteriophage

M13 bacteriophage와 파지 디스플레이(phage display) #

유전자 염기서열 연결: 원하는 단백질의 염기서열은 M13 바이러스의 유전자 염기서열과 연결됩니다. 이를 위해 DNA 재조합 기술이 사용될 수 있습니다. 단백질-파지 융합체 생성: 연결된 유전자는 단백질-파지 융합체(protein-phage fusion)를 생성합니다. 이 과정에서 단백질은 M13 바이러스의 코트 단백질 중 하나에 표면적으로 노출됩니다. 표면 디스플레이: 단백질-파지 융합체는 M13 바이러스 입자의 표면에 디스플레이됩니다.

파지 디스플레이 단계 #

페이지 디스플레이는 표적 유전자(일반적으로 항체 단편분자)를 바이러스 외피 단백질과 결합시켜 박테리오파지에 발현시킵니다. 이렇게 만들어진 파지 라이브러리는 선택된 항원에 노출됩니다. 항원과 낮은 결합력을 가진 항체는 세척(washing) 과정 중 분리되고, 높은 결합력을 가진 항체는 후에 유리(elution)d을 통해 분리합니다. 이렇게 분리된 항체를 다시 박테리오파지에 발현시키고 선택과 증폭 단계를 여러 번 반복하면 더 높은 결합력을 가진 표적 유전자를 분리해낼 수 있습니다.

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phage display (출처)

참조 #

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