药物筛选的本质是找到能与靶标特异性结合的有机小分子，常规的药物筛选技术主要是通过检测个别分子与目标蛋白的相互作用或直接对配体进行置换获得的。高通量筛选虽然实现了对上百万个分子化学性质、遗传性质和药理学性质的快速检测，但是化合物库的数量和结构的多样性仍然不能满足药物筛选的要求。为了解决这个问题，科学家建立了一种叫做噬菌体展示(Phage display)的体内蛋白质筛选技术，其原理是将外源多肽或蛋白与噬菌体的一种衣壳蛋白融合表达后，融合蛋白展示在噬菌体的表而，而编码这个融合体的DNA则位于噬菌体的基因组中。由于噬菌体展示技术是将基因型与表现型有机结合在一起，所以为了得到某个特定的蛋白，只须在噬菌体基因组中插入随机序列文库，进行特异性筛选，然后对筛选出的蛋白上的DNA进行测序，即可知道表达这个蛋白的基因序列。但是，由于噬菌体展示和后来出现的质粒展示(Plasmid display)、细菌展示(Bacterium display)和酵母展示(Yeast display)在构建文库和筛选时都涉及到细胞转染或胞内反应，文库容量被限制在109以内。核糖体展示(Ribosomedisplay)和mRNA展示(mRNA display)作为蛋白质体外筛选技术的出现使得文库的容量提高了三到六个数量级，但是它们均具有体系不稳定的问题:核糖体展示中形成的mRNA-核糖体-蛋白质复合体在无细胞条件下极其不稳定，很难在筛选的过程中保持完整的结构;mRNA展示中的mRNA-蛋白质融合体则是容易受到RNA酶的作用发生降解，造成目标蛋白的丢失。　　本文针对现有蛋白质筛选技术的局限性，提出了一种称为DNA展示(DNAdisplay)的体外筛选多肽或蛋白质的方法。首先，通过构建一个随机的双链DNA文库并转录成mRNA，在以mRNA为模板进行体外表达前先使其与末端带有嘌呤霉素的寡核苷酸链退火形成互补;翻译即将结束时，嘌呤霉素会进入核糖体并捕获新生成的多肽链形成共价结构，经反转录，形成一个表达蛋白与其编码信息cDNA对应结合的随机文库;进行体外筛选时，先将靶标固定于磁珠等固相载体上，再用其来对含有目标蛋白的cDNA-蛋白质文库进行特异性选择;筛选结束后，设计一对引物对获得的微量cDNA进行PCR扩增并进入下轮筛选，经过多轮循环，最终获得目标蛋白及其编码信息。由于DNA展示的整个筛选过程均是在体外进行，文库容量可以达到1013～1015;另外，由于表达的多肽是以cDNA为载体，它还具有稳定性高、操作方便等特点，能够满足苛刻的筛选条件。DNA展示作为一种新型蛋白质体外筛选技术的提出，除了能够摆脱我国目前在该领域的落后局面以外，还将在药物的开发、抗原表位分析、分子间相互识别、新型疫苗研究方面具有广泛的应用前景。　　本研究分为三个部分：第一章针对目前国内外展示技术的种类和发展状况进行综述。第二章主要是通过化学修饰的方法对嘌呤霉素进行改性，使其能够连接到寡核苷酸的5'-末端并作为引物捕捉新生成的多肽或蛋白质，通过反转录，表达的多肽或蛋白质就展示在其编码信息之上。该技术的建立将填补我国通过新型展示技术对多肽或蛋白质进行体外筛选这一空白，并已经获得以下主要结论：⑴通过有机化学方法对嘌呤霉素进行修饰后，借助标准的DNA化学合成方法，即磷酸三酯法，可以在DNA合成仪上成功地将嘌呤霉素偶联到新生成的寡核苷酸5'-末端。⑵设计在开放阅读框(ORF，Open Reading Frame)上游包含有T7启动子的双链DNA，借助T7 RNA聚合酶可以在体外获得mRNA并作为后续体外表达的模板。⑶经过修饰的嘌呤霉素在连接到DNA上之后，由于其具有与氨酰化的tRNA末端相类似的结构，能够进入核糖体的A位点并与新生成的多肽链形成共价结构，终止蛋白质翻译的进行。⑷以不同长度的RNA作为模板进行表达并做反转录，将得到不同长度的多肽与cDNA融合物，证明表达的多肽或蛋白与编码信息具有一一对应的关系，忠诚度高。第三章主要是针对小分子催化的DNA连接反应及其在DNA展示中的运用研究。我们摸索了化学小分子催化两条寡核苷酸链5'-末端与5'-末端、3'-末端与3'-末端之间的连接反应，在模板的存在下，连接的产率可以达到90％以上，并且这种反应不能被T4 DNA连接酶或T4 RNA连接酶催化。在获得较高的连接产率以后，我们将5'-末端与5'-末端的DNA连接产物整合入DNA展示体系，使得在多肽或蛋白质表达结束以后能够直接进行反转录，最终多肽或蛋白质展示在cDNA上，实现遗传信息与编码蛋白的对应融合。本章主要得到以下结论：①咪唑与溴化氢反应，能够得到具有催化功能的氰基咪唑。②通过引入特殊的同向平行结构，两条寡核苷酸链能够在化学小分子氰基咪唑的催化下5'-末端与5'-末端、3'-末端与3'-末端连接在一起。③验证实验表明5'-5'或3'-3'连接产物条带大小正确并且产物是两条寡核苷酸在模板的存在下连接所得。④5'-5'或3'-3'连接产物与相应的互补序列配对后，在标准酶切反应下不能被限制性内切酶正确切割。⑤在DNA展示中，借助5'-5'连接产物的特殊结构，使得嘌呤霉素捕捉到新生成肽链的同时，又不影响反转录的正常进行。⑥包含有5'-5'连接产物的展示体系所表达的蛋白大小随着mRNA模板长度的改变而改变，证明忠诚度高。