Abstract

Antibodies are key elements in routine immunological tests, having a long history in detection of plant pathogens due to their specificity, reliability and fast performance. Heavy chain-only antibodies (HCAbs), circulating in the blood of camels are IgG isotypes that lack the light (L) chains and the heavy (H) chain is depleted of the first constant domain (CH1). The HCAbs interact with the antigen by virtue of only one single variable domain, referred to as VHH or nanobody (Nb). Owing to their unique properties: nanometer scale size, robust structure, stable and soluble behaviour in aqueous solution, high affinity and specificity for only one cognate target, as well as a sustainable source, Nbs are an ideal research tool in plants. There are several rapid and robust techniques for isolating highly specific Nbs. Antigen-specific Nbs are selected from constructed nanobody libraries (immune, naïve, synthetic) and specific binders are retrieved by phage display, yeast display or ribosome display. Their small size, easy folding in monomeric units and the possibility to express Nbs in the cytosol, make them attractive for their application to engineer resistance against plant pathogens, and the effect of multiple Nbs combined by gene stacking to engineer plant resistance can be studied. We summarize the current methodologies for isolation and production of Nbs, their application in detection of plant pathogens and nanobody-mediated resistance against plant pathogens. In addition, we explore novel implementations of VHHs in agricultural research.

Supplemental data for this article is available online at https://doi.org/10.1080/13102818.2021.1974943 .

摘要

抗体是常规免疫学测试中的关键要素，由于其特异性、可靠性和快速性能，在检测植物病原体方面有着悠久的历史。在骆驼血液中循环的仅重链抗体 (HCAb) 是缺乏轻 (L) 链的 IgG 同种型，而重 (H) 链缺乏第一个恒定结构域 (CH1)。HCAb 仅通过一个单一的可变结构域与抗原相互作用，称为 VHH 或纳米抗体 (Nb)。由于其独特的性质：纳米级尺寸、坚固的结构、在水溶液中的稳定和可溶性行为、仅对一个同源目标的高亲和力和特异性以及可持续来源，Nbs 是植物中理想的研究工具。有几种快速且可靠的技术可用于分离高度特异性的 Nb。抗原特异性 Nbs 选自构建的纳米抗体库（免疫的、初始的、合成的），并通过噬菌体展示、酵母展示或核糖体展示检索特定的结合物。它们的小尺寸、单体单元中的容易折叠以及在细胞质中表达 Nbs 的可能性使它们在工程抗性植物病原体方面的应用具有吸引力，并且可以研究通过基因堆叠组合的多个 Nbs 对工程植物抗性的影响。我们总结了目前分离和生产 Nbs 的方法、它们在检测植物病原体和纳米抗体介导的植物病原体抗性中的应用。此外，我们探索了 VHH 在农业研究中的新实现。酵母展示或核糖体展示。它们的小尺寸、单体单元中的容易折叠以及在细胞质中表达 Nbs 的可能性使它们在工程抗性植物病原体方面的应用具有吸引力，并且可以研究通过基因堆叠组合的多个 Nbs 对工程植物抗性的影响。我们总结了目前分离和生产 Nbs 的方法、它们在检测植物病原体和纳米抗体介导的植物病原体抗性中的应用。此外，我们探索了 VHH 在农业研究中的新实现。酵母展示或核糖体展示。它们的小尺寸、单体单元中的容易折叠以及在细胞质中表达 Nbs 的可能性使它们在工程抗性植物病原体方面的应用具有吸引力，并且可以研究通过基因堆叠组合的多个 Nbs 对工程植物抗性的影响。我们总结了目前分离和生产 Nbs 的方法、它们在检测植物病原体和纳米抗体介导的植物病原体抗性中的应用。此外，我们探索了 VHH 在农业研究中的新实现。并且可以研究通过基因堆叠组合的多个 Nbs 对工程植物抗性的影响。我们总结了目前分离和生产 Nbs 的方法、它们在检测植物病原体和纳米抗体介导的植物病原体抗性中的应用。此外，我们探索了 VHH 在农业研究中的新实现。并且可以研究通过基因堆叠组合的多个 Nbs 对工程植物抗性的影响。我们总结了目前分离和生产 Nbs 的方法、它们在检测植物病原体和纳米抗体介导的植物病原体抗性中的应用。此外，我们探索了 VHH 在农业研究中的新实现。

本文的补充数据可在 https://doi.org/10.1080/13102818.2021.1974943 在线获得。