In vitroselection of peptides from molecular repertoires

Abstract

A novel strategy for the identification and purification of peplides with desired properties is described. The key element of this new technology is based on some interesting properties of the bacteriophage M13. The single stranded genomic DNA of this virus is enveloped by a capsid containing several virally encoded proteins. It has been shown that it is possible to insert foreign DNA sequences in the genes coding for some of these capsid proteins without affecting virus viability. Moreover, as a result of insertions in the genes, novel foreign peptides are displayed on the surface of the bacteriophage. These novel peptides, being located on the surface of the virus, are accessible to external reagents to which they can bind. For instance, antibody can bind to and therefore select bacteriophages displaying on their surface the corresponding specific epitopes. By insertion of random DNA sequences into the gene coding for an M13 capsid protein, it is possible to construct M13 libraries in which every clone displays on its surface a different peptide. These libraries, also called molecular repertoires, represent a large section of all possible molecular structures. They can be used for the identification of the unknown partner in a protein-protein interaction. In this paper we show that linear peptides displayed on phage can mimick non-linear epitopes on proteins.

Riassunto

Viene qui descritta una nuova strategia per l’identificazione e 1a purificazione di peptidi aventi le proprietà desiderate. L’elemento chiave di questa nuova tecnologia si basa su alcune interessanti proprietà del batteriofago M13. Il filamento genomico di DNA di questo virus si trova all’interno di un capside contenente diverse protéine codificate dal virus. Viene quindi mostrata la possibilità di inscrire sequenze estranee di DNA nei geni codificanti alcune di queste protéine capsidiche, senza intaccare la vitalità del virus. Inoltre, quale risultato dell’inserimento nei geni, nuovi peptidi appaiono sulla superficie del batteriofago. Questi nuovi peptidi, localizzati sulla superficie del virus, sono accessibili a reagenti esterni con i quali si possono legare. Ad esempio, puö legarsi un anticorpo che sara in grado di selezionare batteriofagi che mostrano sulla loro superficie i corrispondenti epitopi specifici. Con l’inserimento di sequenze casuali di DNA nei gene codificante per una proteina capsidica di M13, è possibile costruire librerie di M13 nelle quali ciascun clone mostra sulla sua superficie un diverso peptide. Dette librerie, anche chiamate «repertori molecolari», rappresentano un’ampia selezione di tutte le strutture molecolari possibili. Esse possono essere utilizzate per l’identificazione di possibili ligandi coinvolti in interazioni tra protéine. Nel présente lavoro mostriamo che peptidi lineari esibiti sul fago possono imitare epitopi non lineari sulle protéine.