酵母展示技术最早是由美国的Boder和Wittrup于1997年提出，他们利用酵母表面展示的原理将外源蛋白质插入到酵母表面的蛋白质上，使其能够在酵母表面表达出来。George P. Smith等人之后对该技术进行了改进，如在1998年，Smith等人报道了一种更简便、高效的方法来构建酵母表面展示的蛋白质库。随着技术的不断改进和完善，酵母展示技术已经广泛应用于蛋白质功能研究、药物筛选、抗原鉴定、疫苗研发等领域。

酵母展示技术的原理

外源多肽、抗体或蛋白质等通过与酵母表面展示系统中的蛋白质进行融合表达，并使其在酵母表面高效地展示出来。该技术通常使用两种酵母菌株：酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和毕赤酵母（Pichia pastoris）。酿酒酵母通常用于表达蛋白质和抗体等，而毕赤酵母则更适合于表达复杂的糖基化蛋白质。

常用的锚定蛋白有a-凝集素、Flo1p、Yps1p、Cwp2p、Sed1p、Pir1-4等（图2）。展示的蛋白经分泌途径，首先被转运到内质网腔内，然后从内质网转运到高尔基体，最终锚定于细胞壁表面。

酵母展示系统继承了噬菌体展示的表现型与基因型一致和易于扩增的特性，可根据编码蛋白的特性对目的基因进行筛选。它不但可以应用传统的生物淘洗方法进行筛选，另外由于酵母细胞体积较大，从而决定了它在筛选方法上具有特殊优势：可用荧光激活细胞分选仪（fluorescence activated cell sorter，FACS）进行筛选。具体过程如下：将展示文库与靶分子一起孵育，表面表达有靶分子配体的酵母细胞就会与靶分子结合，洗去未结合的靶分子。随后加入荧光标记的抗体，洗去游离的抗体分子。将荧光标记了的细胞悬液用FACS分选表达目的蛋白的酵母。

NBbiolab酵母表面展示平台采用“α-凝集素”展示系统，将纳米抗体基因序列和表达标签HA tag基因序列插入至蛋白质支架-Aga2基因的展示质粒载体中，该载体使用营养标记物在酵母中维持选择性生长，并通过培养基中加入半乳糖诱导酵母进行表面展示，纳米抗体融合蛋白被分泌并锚定在酵母细胞壁上。再结合磁珠及细胞分选技术进行多轮筛选，可筛选得到高亲和力、高稳定性的克隆。

图1 酵母表面展示原理

酵母表面展示技术优势

真核表达系统：

酵母具有类似于高等真核生物的分泌途径， 蛋白质折叠在内质网中，其中伴侣蛋白，折叠酶和质量控制机制确保仅分泌正确折叠的蛋白质。

无偏向性：

酵母展示系统采用FACS分选技术，基于抗体亲和力及展示水平进行筛选，因此消除了表达引起的偏差，且能区分相差很小亲和力的克隆。

精确控制筛选参数：

酵母表面展示的筛选方法与流式细胞术提供的定量和多参数分析兼容。可对缓冲液组成、pH、温度和抗原浓度等条件进行精确控制，实时了解展示水平及其抗原结合情况，分选在特定孵育条件下与靶蛋白结合的克隆。

基于抗体亲和力及展示水平进行筛选：

通过使用多染色的 FACS，可以直接在酵母细胞表面上确定抗体亲和力，从而无需耗时的亚克隆、表达和纯化。

更高效获得抗体序列：

抗体筛选速度快，3min即可完成10万个细胞的分选，结合NGS可获得上百条序列独特的候选克隆。

图2 酵母展示纳米抗体发现流程

阿帕克生物酵母表面展示技术优势

1. 高质量建库表准，酵母库容可达10⁸。

2. 优化信号肽，文库表达率可达到65%~80%。

3. 与流式多色分选和NGS测序强力组合。

参考资料：

1. Chao G, Lau WL, Hackel BJ, et al. Isolating and engineering human antibodies using yeast surface display. Nature Protocols. 2006;1(2):755-768. doi:10.1038/nprot.2006.9.

2. Boder ET, Wittrup KD. Yeast surface display for screening combinatorial polypeptide libraries. Nature Biotechnology. 1997;15(6):553-557. doi:10.1038/nbt0697-553.

3. Bidlingmaier S, Liu B (2011) Construction of yeast surface-displayed cDNA libraries. Methods Mol Biol 729:199–210. doi: 10.1007/978-1-61779-065-2_13.

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