蛋白质相互作用的主要研究方法
研究蛋白质相互作用的九种方法,写标书用得上

研究蛋白质相互作用的九种方法,写标书用得上寒风凛冽,又到了一年一度写标书的季节,你开始准备了么?在分子机制的研究中,蛋白和蛋白之间的互作研究可以说是非常经典了,研究蛋白互作的方法有很多,今天我们来介绍九种。
1、免疫共沉淀(Co-Immunoprecipitation,CoIP)CoIP其实就是两个蛋白相互的IP(免疫沉淀反应)实验,在已知蛋白B和C之间有相互作用的前提下,这种前提一般需要有一个酵母双杂实验或者Pulldown实验来作为支持。
IP就是用来验证蛋白C和蛋白B之间相互作用的。
如果在Agarose珠上的Protean A/G所结合的抗体,可以结合并拉下蛋白B,那用Western Blot即可检测出蛋白C的表达,反之亦然,通过这种相互间免疫共沉淀的实验,就可以明确地验证出,B与C之间的相互作用了。
比如这份标书:PYK2促进肝癌细胞迁移的一个新的分子机制研究:结合并磷酸化E-cadherin?(百度检索题目可查到全文)2、Pull-down实验这个实验跟免疫共沉淀实验很像,不同的是免疫共沉淀是在细胞里进行的,在众多的蛋白里,拉住A蛋白的同时,把B蛋白也给拉出来了,这还不能证明是直接的结合,很有可能是A 拉住了C,而C拉住了B,这样拉住A蛋白的同时也能把B蛋白也给拉出来。
要证明直接的结合就是Pull-down实验。
提纯所要研究的两个蛋白(一般是在BL21等菌种表达提纯),这两个蛋白带上不同的标签(提纯蛋白一般带GST或者HIIS标签),然后将他们放在同一个体系里,使用GST-beads或者NI-beads,把其中一个蛋白拉下来,用WB检测另一个蛋白的存在。
比如这份标书:恶性肿瘤的发生、发展的细胞表观遗传学机制。
(同样可以百度检索到全文)3、免疫荧光(Immunofluorescence,IF)——共定位将免疫学方法(抗原抗体特异结合)与荧光标记技术结合起来研究特异蛋白抗原在细胞内分布的方法。
由于荧光素所发的荧光可在荧光显微镜下检出,从而可对抗原进行细胞定位。
蛋白质相互作用的主要研究方法

蛋白质相互作用的主要研究方法蛋白质相互作用的主要研究方法细胞接受外源或是内源的信号,通过其特有的信号途径,调节其基因的表达,以保持其生物学特性。
在这个过程中,蛋白质占有很重要的地位,它可以调控, 介导细胞的许多生物学活性。
虽然有一些蛋白质可以以单体的形式发挥作用,但是大部分的蛋白质都是和伴侣分子一起作用或是与其他蛋白质形成复合物来发挥作用的。
因此,为了更好地理解细胞的生物学活性,必须很好地理解蛋白质单体和复合物的功能,这就会涉及到蛋白质相互作用的研究。
在现代分子生物学中,蛋白质相互作用的研究占有非常重要的地位。
研究蛋白质相互作用时要根据不同的实验目的及条件选择不同的实施策略。
研究已知蛋白间的相互作用人们关注的是蛋白间能否发生结合,实验本身更趋向于验证性,因此,应选择操作性强、可信度高、接近生理条件的技术方法,尽量减少实验本身带来的假阴性或假阳性。
蛋白质相互作用方面的研究方法主要有免疫共沉淀、Far Western blotting、生物信息学、酵母双杂交系统、噬菌体展示、表面等离子共振、荧光能量转移等几种。
1 免疫共沉淀免疫共沉淀( Co-Immunoprecipitation)是以抗体和抗原之间的专一性作用为基础的用于研究蛋白质相互作用的经典方法。
是确定两种蛋白质在完整细胞内生理性相互作用的有效方法。
其基本原理是:细胞裂解液中加入抗体,与抗原形成特异免疫复合物,经过洗脱,收集免疫复合物,然后进行SDS-PAGE 及Western blotting分析。
免疫共沉淀既可以用于检验已知的两个蛋白质在体内的相互作用,也可以找出未知的蛋白质相互作用,不管是两者的哪个,其原则都是一样的,都需要用特异性的抗体与其中的一种蛋白质结合,之后通过蛋白质 A 或蛋白质G琼脂糖微珠将复合物沉淀下来,然后用SDS-PAGE鉴定。
免疫共沉淀中设置正确的对照非常重要,因为该方法可能出现假阳性的概率比较高,设置的对照包括:在对照组中使用对照抗体,以缺失目的蛋白的细胞系作为阴性对照等等。
检测蛋白互作的方法

检测蛋白互作的方法有多种,其中包括酵母双杂交技术、免疫共沉淀、GST-pull down实验等。
这些方法都可以用来研究蛋白之间的相互作用,并有助于进一步了解蛋白质的功能和机制。
1. 酵母双杂交技术:这是一种在酵母细胞中检测蛋白互作的方法,主要通过将两个蛋白的基因分别与报告基因的转录激活域融合,在两个蛋白相互作用时,报告基因就会被激活,从而得到蛋白互作的结果。
2. 免疫共沉淀:这是一种通过抗体和抗原之间的专一性作用来研究蛋白互作的方法。
将其中一个蛋白进行免疫沉淀后,与其互作的蛋白也会被沉淀下来,然后通过Western blot等技术检测到被沉淀的蛋白,从而确定两者之间的相互作用。
3. GST-pull down实验:这是一种体外检测蛋白互作的方法,通过将目标蛋白与谷胱甘肽亲和树脂结合,再与待检测的蛋白混合,如果两者之间有相互作用,目标蛋白就会与待检测蛋白结合并被吸附在树脂上,最后通过Western blot等技术检测到结合的蛋白,从而证明两者之间的相互作用。
请简述常用蛋白质相互作用研究技术的种类及基本原理

请简述常用蛋白质相互作用研究技术的种类及基本原理#### 一、常用蛋白质相互作用研究技术种类蛋白质相互作用是指蛋白质之间的相互作用,可以使蛋白质形成复合物,从而发挥其生物学功能。
蛋白质相互作用研究技术是研究蛋白质相互作用过程中所采用的技术手段。
常用的蛋白质相互作用研究技术主要有免疫沉淀(IP)、磁性抗原结合实验(Magnetic Antigen-Binding Assay,MABA)、细胞定向技术(Cell Orientation Technology,COT)、纯化蛋白质复合物(Purified Protein Complexes,PPCs)和酶联免疫吸附测定(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay,ELISA)等。
#### 二、免疫沉淀(IP)免疫沉淀(IP)是一种常用的蛋白质相互作用研究技术,它是利用特异性抗体来结合蛋白质,从而将蛋白质从样本中沉淀出来的技术。
该方法一般用于研究蛋白质的结合伙伴,也可以用于研究蛋白质的功能。
免疫沉淀的基本步骤如下:首先,将抗体与样本中的蛋白质结合,然后通过离心,将抗体结合的蛋白质沉淀在漏斗底部;最后,洗脱抗体,得到抗体结合的目标蛋白质。
#### 三、磁性抗原结合实验(Magnetic Antigen-Binding Assay,MABA)磁性抗原结合实验(Magnetic Antigen-Binding Assay,MABA)是一种新型的蛋白质相互作用研究方法,它利用磁性珠子上固定的抗体来捕获目标蛋白质,然后用免疫印迹法(Immunoblotting)检测抗体结合的目标蛋白质。
MABA的基本步骤如下:首先,将目标蛋白质样品与磁性珠子上的抗体结合;其次,用免疫印迹法检测抗体结合的目标蛋白质;最后,洗脱抗体,释放结合的目标蛋白质。
MABA技术具有快速、准确、灵敏度高等特点,是研究蛋白质相互作用的一种有效方法。
#### 四、细胞定向技术(Cell Orientation Technology,COT)细胞定向技术(Cell Orientation Technology,COT)是一种利用细胞定位技术来研究蛋白质相互作用的新型技术。
研究蛋白质之间相互作用的实验方法

研究蛋白质之间相互作用的实验方法一、酵母双杂交系统酵母双杂交系统是当前广泛用于蛋白质相互作用组学研究的一种重要方法。
其原理是当靶蛋白和诱饵蛋白特异结合后,诱饵蛋白结合于报道基因的启动子,启动报道基因在酵母细胞内的表达,如果检测到报道基因的表达产物,则说明两者之间有相互作用,反之则两者之间没有相互作用。
将这种技术微量化、阵列化后则可用于大规模蛋白质之间相互作用的研究。
在实际工作中,人们根据需要发展了单杂交系统、三杂交系统和反向杂交系统等。
Angermayr等设计了一个SOS蛋白介导的双杂交系统。
可以研究膜蛋白的功能,丰富了酵母双杂交系统的功能。
此外,酵母双杂交系统的作用也已扩展至对蛋白质的鉴定。
二、噬茵体展示技术在编码噬菌体外壳蛋白基因上连接一单克隆抗体的DNA序列,当噬菌体生长时,表面就表达出相应的单抗,再将噬菌体过柱,柱上若含目的蛋白,就会与相应抗体特异性结合,这被称为噬菌体展示技术。
此技术也主要用于研究蛋白质之间的相互作用,不仅有高通量及简便的特点,还具有直接得到基因、高选择性的筛选复杂混合物、在筛选过程中通过适当改变条件可以直接评价相互结合的特异性等优点。
目前,用优化的噬菌体展示技术,已经展示了人和鼠的两种特殊细胞系的cDNA文库,并分离出了人上皮生长因子信号传导途径中的信号分子。
三、等离子共振技术表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance,SPR)已成为蛋白质相互作用研究中的新手段。
它的原理是利用一种纳米级的薄膜吸附上“诱饵蛋白”,当待测蛋白与诱饵蛋白结合后,薄膜的共振性质会发生改变,通过检测便可知这两种蛋白的结合情况。
SPR技术的优点是不需标记物或染料,反应过程可实时监控。
测定快速且安全,还可用于检测蛋白一核酸及其它生物大分子之间的相互作用。
四、荧光能量转移技术荧光共振能量转移(FRET )广泛用于研究分子间的距离及其相互作用; 与荧光显微镜结合,可定量获取有关生物活体内蛋白质、脂类、DNA 和RNA 的时空信息。
蛋白互作常用的研究方法

蛋白互作常用的研究方法蛋白互作技术蛋白质是生物功能最直接的执行者,虽然一些蛋白质可以独立的完成他的使命,但是大部分的蛋白都是需要一些伴侣分子的协助一起完成任务或者形成复合物之后才能充分发挥他的功能。
所以,了解蛋白质与蛋白质之间的相互作用,能够帮助我们更好的了解细胞的生命活性,揭示隐藏在表象下的调控机理。
经典的蛋白互作研究方法主要包括三个:酵母双杂交、免疫共沉淀、GST-pull down。
蛋白质互作(图片来源:百泰派克生物【biotech-pack】)1. 酵母双杂交技术:主要用来进行互作蛋白的筛选,缺点就是假阳性较高,所以需要进行结果验证,一般可采用免疫共沉淀或GST-pull down实验进行验证。
2. 免疫共沉淀:是以抗体和抗原之间的专一性作用为基础的用于研究蛋白质相互作用的经典方法。
是确定两种蛋白质在完整细胞内相互作用的有效方法。
当细胞在非变性条件下被裂解时,完整细胞内存在的许多蛋白质-蛋白质间的相互作用被保留了下来。
当用预先固化在argarose beads上的蛋白质A的抗体免疫沉淀A蛋白,那么与A蛋白在体内结合的蛋白质B 也能一起沉淀下来。
再通过蛋白变性分离,对B蛋白进行Western blot检测,进而证明两者间的相互作用。
3. GST pull-down实验:是一个行之有效的验证酵母双杂交系统的体外试验技术。
其基本原理是先构建靶蛋白-GST融合蛋白载体,然后进行体外表达及纯化。
将得到的靶蛋白-GST(Glutathione-S-transferase谷胱苷肽巯基转移酶)融合蛋白亲和固化在谷胱甘肽亲和树脂上,充当一种“诱饵蛋白”,然后将目的蛋白溶液过柱,可从中捕获与之相互作用的蛋白,将目的蛋白洗脱下来,通过SDS-PAGE电泳及western blot分析证实两种蛋白间的相互作用。
以上三种方法是比较经典的研究筛选和验证蛋白互作关系的方法。
但是也存在一定局限性。
酵母双杂交可以大规模的筛选未知的互作蛋白,但是假阳性高,免疫共沉淀及pull down只是对已知的蛋白互作关系进行验证,不能发现新的未知蛋白。
研究蛋白质的相互作用的方法

研究蛋白质的相互作用的方法一、酵母双杂交系统酵母双杂交系统是当前广泛用于蛋白质相互作用组学研究的一种重要方法。
其原理是当靶蛋白和诱饵蛋白特异结合后,诱饵蛋白结合于报道基因的启动子,启动报道基因在酵母细胞内的表达,如果检测到报道基因的表达产物,则说明两者之间有相互作用,反之则两者之间没有相互作用。
将这种技术微量化、阵列化后则可用于大规模蛋白质之间相互作用的研究。
在实际工作中,人们根据需要发展了单杂交系统、三杂交系统和反向杂交系统等。
Angermayr等设计了一个SOS蛋白介导的双杂交系统。
可以研究膜蛋白的功能,丰富了酵母双杂交系统的功能。
此外,酵母双杂交系统的作用也已扩展至对蛋白质的鉴定。
二、噬茵体展示技术在编码噬菌体外壳蛋白基因上连接一单克隆抗体的DNA序列,当噬菌体生长时,表面就表达出相应的单抗,再将噬菌体过柱,柱上若含目的蛋白,就会与相应抗体特异性结合,这被称为噬菌体展示技术。
此技术也主要用于研究蛋白质之间的相互作用,不仅有高通量及简便的特点,还具有直接得到基因、高选择性的筛选复杂混合物、在筛选过程中通过适当改变条件可以直接评价相互结合的特异性等优点。
目前,用优化的噬菌体展示技术,已经展示了人和鼠的两种特殊细胞系的cDNA文库,并分离出了人上皮生长因子信号传导途径中的信号分子。
三、等离子共振技术表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance,SPR)已成为蛋白质相互作用研究中的新手段。
它的原理是利用一种纳米级的薄膜吸附上“诱饵蛋白”,当待测蛋白与诱饵蛋白结合后,薄膜的共振性质会发生改变,通过检测便可知这两种蛋白的结合情况。
SPR技术的优点是不需标记物或染料,反应过程可实时监控。
测定快速且安全,还可用于检测蛋白一核酸及其它生物大分子之间的相互作用。
四、荧光能量转移技术荧光共振能量转移(FRET )广泛用于研究分子间的距离及其相互作用;与荧光显微镜结合,可定量获取有关生物活体内蛋白质、脂类、DNA 和RNA 的时空信息。
研究蛋白质与蛋白质相互作用方法总结-实验步骤

研究蛋白质与蛋白质相互作用方法总结-实验步骤蛋白质与蛋白质之间相互作用构成了细胞生化反应网络的一个主要组成部分,蛋白-蛋白互作网络与转录调控网络对调控细胞及其信号有重要意义。
把原来spaces空间上的一篇蛋白质与蛋白质间相互作用研究方法转来,算是实验技巧分类目录的首篇。
(另补充2:检测两种蛋白质之间相互作用的实验方法比较)一、酵母双杂交系统酵母双杂交系统是当前广泛用于蛋白质相互作用组学研究的一种重要方法。
其原理是当靶蛋白和诱饵蛋白特异结合后,诱饵蛋白结合于报道基因的启动子,启动报道基因在酵母细胞内的表达,如果检测到报道基因的表达产物,则说明两者之间有相互作用,反之则两者之间没有相互作用。
将这种技术微量化、阵列化后则可用于大规模蛋白质之间相互作用的研究。
在实际工作中,人们根据需要发展了单杂交系统、三杂交系统和反向杂交系统等。
Angermayr等设计了一个SOS蛋白介导的双杂交系统。
可以研究膜蛋白的功能,丰富了酵母双杂交系统的功能。
此外,酵母双杂交系统的作用也已扩展至对蛋白质的鉴定。
二、噬茵体展示技术在编码噬菌体外壳蛋白基因上连接一单克隆抗体的DNA序列,当噬菌体生长时,表面就表达出相应的单抗,再将噬菌体过柱,柱上若含目的蛋白,就会与相应抗体特异性结合,这被称为噬菌体展示技术。
此技术也主要用于研究蛋白质之间的相互作用,不仅有高通量及简便的特点,还具有直接得到基因、高选择性的筛选复杂混合物、在筛选过程中通过适当改变条件可以直接评价相互结合的特异性等优点。
目前,用优化的噬菌体展示技术,已经展示了人和鼠的两种特殊细胞系的cDNA文库,并分离出了人上皮生长因子信号传导途径中的信号分子。
三、等离子共振技术表面等离子共振技术(SurfacePlasmonResonance,SPR)已成为蛋白质相互作用研究中的新手段。
它的原理是利用一种纳米级的薄膜吸附上“诱饵蛋白”,当待测蛋白与诱饵蛋白结合后,薄膜的共振性质会发生改变,通过检测便可知这两种蛋白的结合情况。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
蛋白质相互作用的主要研究方法细胞接受外源或是内源的信号,通过其特有的信号途径,调节其基因的表达,以保持其生物学特性。
在这个过程中,蛋白质占有很重要的地位,它可以调控, 介导细胞的许多生物学活性。
虽然有一些蛋白质可以以单体的形式发挥作用,但是大部分的蛋白质都是和伴侣分子一起作用或是与其他蛋白质形成复合物来发挥作用的。
因此,为了更好地理解细胞的生物学活性,必须很好地理解蛋白质单体和复合物的功能,这就会涉及到蛋白质相互作用的研究。
在现代分子生物学中,蛋白质相互作用的研究占有非常重要的地位。
研究蛋白质相互作用时要根据不同的实验目的及条件选择不同的实施策略。
研究已知蛋白间的相互作用人们关注的是蛋白间能否发生结合,实验本身更趋向于验证性,因此,应选择操作性强、可信度高、接近生理条件的技术方法,尽量减少实验本身带来的假阴性或假阳性。
蛋白质相互作用方面的研究方法主要有免疫共沉淀、Far Western blotting、生物信息学、酵母双杂交系统、噬菌体展示、表面等离子共振、荧光能量转移等几种。
1 免疫共沉淀免疫共沉淀(Co-Immunoprecipitation)是以抗体和抗原之间的专一性作用为基础的用于研究蛋白质相互作用的经典方法。
是确定两种蛋白质在完整细胞内生理性相互作用的有效方法。
其基本原理是:细胞裂解液中加入抗体,与抗原形成特异免疫复合物,经过洗脱,收集免疫复合物,然后进行SDS-PAGE及Western blotting分析。
免疫共沉淀既可以用于检验已知的两个蛋白质在体内的相互作用,也可以找出未知的蛋白质相互作用,不管是两者的哪个,其原则都是一样的,都需要用特异性的抗体与其中的一种蛋白质结合,之后通过蛋白质A或蛋白质G琼脂糖微珠将复合物沉淀下来,然后用SDS-PAGE鉴定。
免疫共沉淀中设置正确的对照非常重要,因为该方法可能出现假阳性的概率比较高,设置的对照包括:在对照组中使用对照抗体,以缺失目的蛋白的细胞系作为阴性对照等等。
在免疫共沉淀试验中要保证试验结果的真实性应注意以下几点:(1)确保共沉淀的蛋白是由所加入的抗体沉淀得到的,而并非外源非特异蛋白。
单克隆抗体的使用有助于避免污染的产生。
(2)要确保抗体的特异性。
即在不表达抗原的细胞溶解物中添加抗体后不会引起共沉淀。
(3)确定蛋白间的相互作用是发生在细胞中,而不是由于细胞的溶解才发生的。
这需要进行蛋白质的定位来确定。
免疫共沉淀试验也同样不能保证沉淀的蛋白复合物是否为直接相互作用的两种蛋白。
例如E1A与p60的共沉淀就是间接的相互作用。
其实际上是E1A与p107直接相互作用,而p107与p60直接相互作用的结果。
与蛋白亲和色谱相比,免疫共沉淀试验的灵敏度不够高。
这与抗原浓度较低有关,但如果使抗原过量表达,又会破坏相互作用的天然状态。
免疫共沉淀是检测蛋白质间相互作用的经典方法,也是较常用的方法。
它的优点是:与蛋白亲和色谱一样,检测的产物是粗提物;抗原与相互作用的蛋白以细胞中相类似的浓度存在,避免了过量表达测试蛋白所造成的人为效应;蛋白以翻译后被修饰的天然状态存在;复合物以天然状态存在。
Schaerer与他的同事们利用免疫共沉淀技术研究了GABAA受体蛋白与多功能蛋白gC1q-R之间的相互作用,与酵母双杂交试验得到的结果完全相同。
其缺点是免疫沉淀蛋白有可能不是直接相互作用的蛋白,而是通过第三者间接相互作用的蛋白,另外,其灵敏度不及蛋白亲和色谱高,因为感兴趣的蛋白浓度不如后者高,这样驱动复合物形成的能力小。
免疫共沉淀的结果初步提示PKCα和IGF1R可能发生相互作用。
但这种方法有两个缺陷:一是两种蛋白质的结合可能不是直接结合,而可能有第三者在中间起桥梁作用;二是必须在实验前预测目的蛋白是什么,以选择最后检测的抗体,所以,若预测不正确,实验就得不到结果,方法本身具有冒险性。
为了解决免疫沉淀的这些问题,本实验制备了高效价的抗体来提高其灵敏度,此外还加大蛋白质A或G以及抗体的量,并将最后得到的蛋白进行浓缩,以便尽可能地得到较清晰的电泳条带。
同时,结合Far-Western blotting等技术就可以弥补IP技术的不足,来证明两种蛋白质是否直接作用。
2 Far-Western blottingFar-Western印迹最初发明用于32P标记的谷胱甘肽S-转移酶(GST)-融合蛋白表达文库的筛选,现在则用于检测蛋白质-蛋白质相互作用。
最近几年,Far-Western还用于检测受体-配体相互作用以及相互作用蛋白文库的筛选。
借助这种分析方法,使许多研究变成可能,如翻译后修饰对蛋白质-蛋白质相互作用的影响,用合成的多肽作探针检测蛋白相互作用的序列、以及在无抗原特异性抗体的情况下识别蛋白质-蛋白质相互作用。
Far-Western印迹技术与Western印迹十分相似。
在Western印迹中,运用抗体检测转移膜上的相应抗原。
在经典Far-Western印迹中,运用经标记的或可被抗体检测的“诱饵”蛋白检测转移膜上的“猎物”靶蛋白。
用SDS-PAGE(十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳)或非变性PAGE分离含有未知靶蛋白的样品(通常为细菌裂解液)然后转膜。
靶蛋白附于转移膜表面时可以被检测到。
转膜后,封闭膜,用一已知诱饵蛋白(通常用纯品)进行探测。
诱饵蛋白与靶蛋白反应后,运用该诱饵蛋白的特异性检测系统即可检测出相应条带。
3 生物信息学预测蛋白质间相互作用的生物信息学方法主要包括以下九种方法:系统发育谱(phylogenetic profile)、基因邻接(gene neighborhood)、基因融合事件(gene fusion event)、镜像树(mirror tree)、突变关联(correlated mutation)、序列信号关联(correlated sequence-signatures)、保守的蛋白间相互作用(interologs)、同源结构复合体(homologous structural complexes)、进化速率关联(correlated evolutionary-rate)。
以上描述的预测蛋白质相互作用的生物信息学方法还不完善,但预期是非常有前途的,特别是随着原始蛋白质组数据的积累,生物信息学注释手段的运用会愈显重要,相信会有更多的生物信息学算法开发出来。
对目前已有的多种生物信息学方法的比较和评估是另一项急待开展的工作,遗憾的是,这方面的文献不多,主要原因是缺乏作为评估标准的高质量实验数据。
因此,开发高质量的蛋白质相互作用数据库-分析工具-信息抽提方法,以及建立数据库之间信息交换的标准尤显重要。
4 酵母双杂交系统20世纪80年代中、后期,真核转录因子得到大量深入的研究,这类研究最终促成了酵母双杂交系统的诞生。
当时的研究发现,真核转录因子的DNA 结合区(DNA-binding domain,BD)和转录激活区(transcription activation domain,AD)在功能上和实质上都是可分的。
BD能把蛋白定位到基因组特定DNA序列上,AD 能够使转录装置激活基因转录。
Brent 和Ptashne于1985年证实,将2种不同蛋白的BD与AD重组,仍能产生有活性的转录因子。
该实验进一步说明了转录因子的特性。
后来,一些研究人员发现AD和BD不必在1条多肽上。
当这两个区域单独存在时均没有转录激活功能,但当它们在间上彼此联系时,则能够激活基因转录。
Field和Song正是利用这一特性建立了酵母双杂交系统。
转录激活因子在结构上是组件式的,即这些因子往往由2个或2个以上相互独立的结构域构成。
GAL4蛋白是1个基因转录激活子(由它激活转录的基因可以编码半乳糖苷酶)。
它包括2个分离的功能性结构域:1个能结合特异DNA序列(UASG)的N末端结构域和1个包含酸性区域的C末端结构域,它是转录激活所必需的。
双杂交系统是这样建立的:GAL4的DNA结合结构域,与X蛋白质融合;GAL4的激活结构域,与蛋白质Y融合;X和Y形成一个蛋白质复合物,重新形成GAL4结构域的邻近效应,即实现了转录因子功能重建,导致UASG调控的基因(报告基因)开始转录。
他们当时还用2种已知的能与SNF1和SNF4互作的酵母蛋白质检验了这个系统,只有当2个融合蛋白都出现在1个细胞中时才能获得高的转录活性。
酵母双杂交的原理是将2个目的蛋白分别与AD和BD融合产生新的融合蛋白,如果这2个目的蛋白能够互相作用,则该相互作用会促使AD和BD 互相靠近而产生有活性的转录因子,进而激活事先构建到酵母基因组中的报告基因的转录。
在这以前,也有许多生物化学方法用来研究蛋白质间相互作用,但都是在体外研究,该系统可以在酵母这种生长迅速且易操作的体系中研究真核细胞的蛋白质-蛋白质相互作用,且通过cDNA文库筛选直接找到与未知蛋白质相互作用的蛋白基因。
酵母双杂交系统与其衍生系统的操作程序是类似的,其基本操作程序大体包括以下几个步骤:①选择合适酵母作为筛选未知蛋白的受体菌;②诱饵蛋白表达质粒的构建和鉴定;③诱饵蛋白自身转录活性分析;④猎物蛋白cDNA 文库的构建;⑤酵母双杂交筛选与阳性克隆鉴定。
这是筛选相互作用蛋白的基本步骤,如果需要利用双杂交进行其他方面的研究,可根据不同试验目的进行相应地调整。
酵母双杂交系统的最主要的应用是快速、直接分析已知蛋白之间的相互作用及分离新的与已知蛋白作用的配体及其编码基因。
酵母双杂交系统检测蛋白之间的相互作用具有以下优点:⑴作用信号是在融合基因表达后,在细胞内重建转录因子的作用而给出的,省去了纯化蛋白质的繁琐步骤。
⑵检测在活细胞内进行,可以在一定程度上代表细胞内的真实情况。
⑶检测的结果可以是基因表达产物的积累效应,因而可检测存在于蛋白质之间的微弱的或暂时的相互作用。
⑷酵母双杂交系统可采用不同组织、器官、细胞类型和分化时期材料构建cDNA文库,能分析细胞浆、细胞核及膜结合蛋白等多种不同亚细胞部位及功能的蛋白。
酵母双杂交系统是分析蛋白-蛋白间相互作用的有效和快速的方法,有多方面的应用,但仍存在一些局限性。
⑴双杂交系统分析蛋白间的相互作用定位于细胞核内,而许多蛋白间的相互作用依赖于翻译后加工如糖基化、二硫键形成等,这些反应在核内无法进行。
另外有些蛋白的正确折叠和功能有赖于其他非酵母蛋白的辅助,这限制了某些细胞外蛋白和细胞膜受体蛋白等的研究。
⑵酵母双杂交系统的一个重要的问题是“假阳性”。
由于某些蛋白本身具有激活转录功能或在酵母中表达时发挥转录激活作用,使DNA结合结构域杂交蛋白在无特异激活结构域的情况下可激活转录。
另外某些蛋白表面含有对多种蛋白质的低亲和力区域,能与其他蛋白形成稳定的复合物,从而引起报告基因的表达,产生"假阳性"结果。