mRNAディスプレイによる新規リガンドの進化の指示

mRNAディスプレイは、タンパク質とペプチドの方向付けられた進化のための強力な生物学的表示プラットフォームです。mRNAディスプレイライブラリは、小分子プロマイシンの生化学的活性を通じて、表示されたペプチドまたはタンパク質（表現型）をコードする遺伝情報（遺伝子型）と共有結合します。ペプチド/タンパク質機能の選択に続いて、リンクされた遺伝物質の増幅と機能的配列が豊富なライブラリーの生成が続きます。その後、反復選択サイクルが機能のレベルが達成されるまで実行され、その時点で候補ペプチドの同一性は、遺伝物質を配列決定することで得ることができます。このレビューの目的は、1997年の設立以来のmRNAディスプレイテクノロジーの開発について議論し、新しいペプチドとタンパク質の選択におけるその使用を包括的にレビューすることです。mRNAディスプレイの生化学的メカニズムと、他の生物学的表示技術と比較してその利点と短所に特に焦点を当てたそのバリアントの生化学的メカニズムの概要から始めます。次に、mRNAディスプレイの選択における足場選択の重要性について説明し、生物学的（フィブロネクチンなど）および線形ペプチドライブラリーアーキテクチャによる選択実験の結果を確認します。次に、翻訳後の共同環化と非プロテン性機能の組み込みを介したmRNAディスプレイによる「薬物様」ペプチドの発達における最近の進歩を探ります。締めくくり、選択実験の速度を高め、選択後のシーケンス分析で得られた情報を強化し、リード化合物のハイスループット特性評価を促進する有効化技術の検査で締めくくります。MRNAディスプレイの現在の状態と将来の軌跡と、ペプチドおよびタンパク質設計ツールとしての幅広い有用性の包括的なビューを読者に提供したいと考えています。

mRNA display is a powerful biological display platform for the directed evolution of proteins and peptides. mRNA display libraries covalently link the displayed peptide or protein (phenotype) with the encoding genetic information (genotype) through the biochemical activity of the small molecule puromycin. Selection for peptide/protein function is followed by amplification of the linked genetic material and generation of a library enriched in functional sequences. Iterative selection cycles are then performed until the desired level of function is achieved, at which time the identity of candidate peptides can be obtained by sequencing the genetic material. The purpose of this review is to discuss the development of mRNA display technology since its inception in 1997 and to comprehensively review its use in the selection of novel peptides and proteins. We begin with an overview of the biochemical mechanism of mRNA display and its variants with a particular focus on its advantages and disadvantages relative to other biological display technologies. We then discuss the importance of scaffold choice in mRNA display selections and review the results of selection experiments with biological (e.g., fibronectin) and linear peptide library architectures. We then explore recent progress in the development of "drug-like" peptides by mRNA display through the post-translational covalent macrocyclization and incorporation of non-proteogenic functionalities. We conclude with an examination of enabling technologies that increase the speed of selection experiments, enhance the information obtained in post-selection sequence analysis, and facilitate high-throughput characterization of lead compounds. We hope to provide the reader with a comprehensive view of current state and future trajectory of mRNA display and its broad utility as a peptide and protein design tool.