功能化M13噬菌体在食品安全检测中的应用

原创

来源：黄玲

2025-01-13 08:19:41

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核心提示：在过去的十年中，M13噬菌体已被证明是一种广泛使用的合成和结合特定金属或金属氧化物纳米颗粒的支架。通过对 M13 噬菌体进行功能化修饰, 赋予其生物识别和信号传输双重功能, 用以构筑各种生物传感器平台, 在食品安全检测中具有重要的应用价值。

背景：

在食品工业日益发展的今天, 食品中的风险因子, 如食源性致病微生物、真菌毒素、过敏原、农药残留等, 仍然是威胁食品安全的主要因素。开发快速、高特异性、高灵敏的生物传感分析方法, 对各种风险因子进行早期筛查与监控, 是确保食品安全的重要手段。M13噬菌体对人类无害，可以大量廉价地纯化。在过去的十年中，M13噬菌体已被证明是一种广泛使用的合成和结合特定金属或金属氧化物纳米颗粒的支架，如Fe颗粒、AuNPs、氧化锌纳米颗粒和Eu₂O₃纳米颗粒。此外，M13噬菌体表面同时显示特异性肽和信号分子的偶联，也使其成为从小分子到蛋白质和细胞等多种靶点的理想传感平台。

M13噬菌体的功能化的基础：

（1）具有较小的基因组：包含 11 个编码基因, 所含序列90%以上可编码蛋白质 , 使其容易使用点突变、CRISPR/Cas 等技术进行基因改造。

（2）具有丰富的化学基团：如氨基和羧基(分别为 8100个和 10800 个), 为化学修饰提供了大量的反应位点。

（3）尾部蛋白P3：该蛋白拷贝数为3-5个，适宜展示分子量较大的蛋白。

（4）M13 噬菌体颗粒在非自然的溶液环境中具有较好的稳定性, 使其能适应一些严苛的检测体系。

M13噬菌体功能化的方式：

（1）基因修饰：以噬菌体展示技术为基础, 将外源蛋白或多肽展示在 M13 噬菌体特定的衣壳蛋白上。

（2）化学修饰：M13 噬菌体表面含有的丙氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸、酪氨酸等均可被用作目标残基进行化学偶联。

M13 功能化噬菌体在食源性致病微生物检测中的应用：

食源性致病菌是引发食源性疾病的主要原因, 造成了巨大的社会经济负担。因此, 对食源性致病菌进行早期监控, 是控制食源性疾病爆发的重要手段。现有报道 M13噬菌体的检测元件主要被开发应用于检测大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、单增李斯特菌等食源性致病菌。