核糖体展示技术是一种筛选蛋白质的强有力的工具。在一定条件下，将mRNA及蛋白同时结合在核糖体上，以非共价键的形式形成“蛋白质—核糖体—mRNA”（PRM）三元复合物，通过将基因型和蛋白表型联系在一起，利用目标蛋白的特异性配基从蛋白质展示文库中筛选出目标蛋白和相应基因序列。
图1核糖体展示技术
近年来,核糖体展示技术在单链抗体(ScFv)库构建及应用方面取得了很大进展。
核糖体展示抗体库原理
进行核糖体展示，首先需要设计一段不含终止子的序列，能够在一定条件下，使mRNA、蛋白质和核糖体相连，形成以非共价键形式存在的“蛋白质-核糖体-mRNA”三元复合物，运用PCR技术构建用于核糖体展示的DNA库；然后，依次进行体外转录、体外翻译和亲和筛选。经纯化得到的所需抗体的mRNA，运用聚合酶链式反应，即RT-PCR技术得到编码该抗体的cDNA，再以cDNA为模板继续进行下一轮的表达和筛选。核糖体展示技术模拟了体内抗体的进化过程，最后得到的筛选产物序列十分相似，均来源于核糖体展示前的原始序列。总体说来，核糖体展示技术主要由3部分构成：构建模板、体外转录、体外翻译和亲和筛选。
构建流程：
（1）构建模板
核糖体展示模板由4个部分组成：5′非编码区、编码区、间隔区序列、3′非编码区。
- 5′非编码区，包括T7启动子序列和SD序列。
- 编码区除了目的序列外，C末端还含有一段作为间隔子的基因序列，以保证蛋白构象，避免蛋白构象，避免影响蛋白质折叠，因为核糖体在翻译时，也会占据20-30个氨基酸左右的空间位置。
- 3′非编码区，不含终止密码子，以保证合成的蛋白与核糖体和mRNA形成三元复合物。
- 模板两端各有一个茎环结构，颈环结构能够有效保护mRNA模板避免核酸外切酶的降解。
（2）体外转录与体外翻译
体外转录与体外翻译可以偶联进行，也可以分别进行。
体外表达可以利用来自原核的E.coliS30无细胞蛋白质合成系统，或真核的兔网织红细胞裂解液和麦胚提取物的蛋白质合成系统，目前已有以DNA为模板的体外蛋白翻译系统和以RNA为模板的体外转录与翻译偶联的商用系统问世。
若分别进行，则需要控制RNase的影响。VRC—过渡态类似物—作为RNase抑制剂，能有效抑制核酸酶，提高E.coli核糖体展示效率。翻译结束后立即冷却反应混合物，所有筛选步骤在冰上进行降低RNase的影响。另外3′端和5′端的茎环结构也可以使mRNA避免核酸外切酶RNaseⅡ和核酸内切酶RNase E的影响。
（3）亲和筛选
体外翻译反应结束后，“mRNA-核糖体-蛋白质”三元复合物保持完整，就可以通过目标蛋白质与相应配体的结合特征对核糖体展示文库进行筛选。筛选方法分为固相筛选和液相筛选2种方式。固相筛选是将靶分子结合到固相支持物上；液相筛选是将靶分子结合到固相支持物上；液相筛选是在靶分子上连接捕获标签，如生物素，然后在形成复合物后，捕获该标签，进行亲和筛选。或直接将靶分子结合到磁珠上进行筛选。
mRNA的分离：筛选完后，加入含20mmol/L EDTA的冰冷缓冲液洗脱mRNA。洗脱下来的mRNA用DNase I处理，去除残留的DNA模板，进行RT-PCR，反应重新引入T7启动子和SD序列等核糖体展示必须元件用于下一轮展示，或直接进行Northern杂交，评价筛选效率。将最后一轮筛选到的靶标基因与质粒连接，转化到大肠杆菌中，可以得到单个靶标克隆。进一步采用体外或体内表达方式表达单链抗体分子，进行活性鉴定。
（4）体外分子定向进化
用核糖体展示技术对未变异的文库进行筛选时，可以通过易错PCR或(DNA shuffering)等方法引入突变和重组技术，增加分子多样性，从而提高获得高亲和力、良好稳定性或增加酶活性靶标分子的机率。
核糖体展示抗体库优劣分析
优势
- 建库简单，建库时间明显缩短。
- 建库容量大。
- 分子多样性强、筛选方法简便、无需选择压力。
- 可通过引入突变和重组技术来提高靶标蛋白的亲和力等。
- 不需要考虑细胞毒性。
劣势
- mRNA易降解，所以mRNA的稳定性仍然成为体外核糖体展示系统的主要缺陷。
- “mRNA-核糖体-蛋白质”三元复合物稳定性较差，可能会影响展示系统的正常进行。
- 大分子蛋白质在核糖体上的展示效率低。
核糖体展示抗体库应用
- 筛选抗体
- 筛选非抗体类的蛋白质
- 酶亲和力分析
- 多肽的筛选与亲和力分析
- 确定抗原决定簇
- 分子进化
参考文献：
[1] 孟夏萌, 高志贤, 段宏泉. 核糖体展示技术原理与应用[J]. 解放军预防医学杂志, 2008, 26(3):223-226.
[2] 李琦, 雷迎峰, 尹文.核糖体展示单链抗体库技术及应用的研究进展[J].微生物学免疫学进展, 2008, 36(3):62-65.