酵母单杂交的原理与应用实例

许多诱导型基因的表达,都受特定的转录因子和顺式元件调控。要阐明各种信号传递途径与基因表达调控的机理,克隆和鉴定转录因子是关键。近年来酵母单杂交方法被广泛应用于克隆和鉴定各种动植物的转录因子,本文以拟南芥DREB转录因子的克隆为例,介绍酵母单杂交方法的原理和具体应用 。     

一种快速准确构建酵母单杂交系统报道子的方法

酵母单杂交系统是根据DNA结合蛋白 (即转录因子 )与DNA顺式作用元件结合调控报道基因表达的原理来克隆编码目的转录因子的基因 ,其中构建带有不同DNA顺式作用元件的报道子是该系统的重要环节。目前 ,构建酵母单杂交系统报道子主要采用随机串联的方法 ,由于串联的顺式作用元件的个数和方向不能控制 ,所以筛选报道子费时费力。尝试采用同尾酶定向克隆的方法 ,将顺式作用元件按相同方向和所需的个数串联起来 ,减少了筛选报道子所需的时间和费用。     

拟南芥CKI1基因上游转录调控因子筛选及鉴定

拟南芥CKI1(cytokininindependent 1)是双组分信号系统中一个组氨酸激酶蛋白,通过作用于下游组氨酸磷酸转移蛋白激活双组分信号通路,在调控胚囊中央细胞命运分化和发育过程中具有重要作用。然而目前对于CKI1基因上游转录调控因子还知之甚少。本研究分析了不同长度的CKI1启动子在拟南芥胚囊中的活性,并利用酵母单杂交技术对CKI1上游转录调控因子进行了筛选和鉴定。结果表明,位于内含子区域中的F5/R2片段表现出与CKI1启动子全长相一致的表达活性。进一步选取3个串联重复的F5/R2片段用于构建诱饵表达载体,同时,选取拟南芥雌蕊构建cDNA文库,通过酵母单杂交筛选获得226个阳性克隆。去除低质量及冗余重复的序列后共获得66条可读序列,其中8条序列对应的基因编码具有DNA结合功能的蛋白。研究结果为进一步揭示CKI1基因的转录调控机制提供了重要参考信息。     

酚类化合物代谢中受UV-C辐照调控的转录因子的筛选

SlPAL5基因是酚类化合物代谢的关键基因。UV-C辐照可以有效提高番茄果实中酚类化合物的含量。因此研究调控SlPAL5基因表达的转录因子,对于进一步阐明UV-C诱导番茄果实酚类化合物合成的调控机制具有重要意义。文中通过构建番茄酵母单杂交文库,利用酵母单杂交技术筛选调控酚类化合物合成关键基因SlPAL5表达的转录因子。通过测序和Blast同源性分析得到转录因子SlERF7,并证实SlERF7可以与SlPAL5的启动子相互作用。另外,UV-C辐照可以显著提高SlERF7的表达水平。结果表明受UV-C辐照诱导的SlERF7可能参与了SlPAL5的转录调控,为研究UV-C诱导番茄果实酚类化合物合成的调控机制提供了基础。     

酵母单杂交系统在植物抗渗透胁迫转录因子研究中的应用

酵母单杂交系统是由酵母双杂交系统衍生来的研究DNA与蛋白质之间相互作用的新型系统。该论文系统阐述了单杂交系统的基本原理和技术路线,详细综述了其在植物抗渗透胁迫转录因子各个研究领域的应用进展,即克隆抗渗透胁迫类转录因子基因,确定已知DNA-蛋白质的相互作用,定位已证实的具有相互作用的DNA结合结构域以及验证转录激活作用;并分析了当前该系统在植物抗渗透胁迫转录因子研究中存在的问题,进而结合自己的研究对解决问题的途径进行了探讨。     

植物转录因子与DNA互作研究技术

转录通过调控下游基因的时空特异性表达影响植物生长发育。在转录调控机制的解析过程中,转录因子与DNA的相互作用是关键的一环。近年来,研究者利用酵母单杂交(Y1H)和凝胶阻滞迁移率实验(EMSA)检测转录因子能否直接结合DNA;而瞬时表达技术则是一种检测转录因子对下游基因调控作用的便捷方式。该文对Y1H、EMSA和瞬时表达技术的原理、实验方法和相关注意事项进行详细阐述,以期为转录因子与DNA的互作研究提供参考方法。     

植物转录因子与DNA互作研究技术

转录通过调控下游基因的时空特异性表达影响植物生长发育。在转录调控机制的解析过程中, 转录因子与DNA的相互作用是关键的一环。近年来, 研究者利用酵母单杂交(Y1H)和凝胶阻滞迁移率实验(EMSA)检测转录因子能否直接结合DNA; 而瞬时表达技术则是一种检测转录因子对下游基因调控作用的便捷方式。该文对Y1H、EMSA和瞬时表达技术的原理、实验方法和相关注意事项进行详细阐述, 以期为转录因子与DNA的互作研究提供参考方法。     

与AtGA20ox1启动子结合的转录因子筛选分析

赤霉素(gibberellin,GA)在植物生长发育的各个时期发挥重要作用。GA20-氧化酶(Gibberellin20-oxidase,GA20ox)是赤霉素生物合成途径中关键的限速酶,因此研究调控GA20ox基因表达的转录因子对进一步阐述赤霉素生物合成及其调控具有重要意义。本研究通过酵母单杂交技术利用AtGA20ox1启动子筛选拟南芥转录因子库,筛选获得转录因子RAP2.4f;酵母单杂交和X-gal显色结果进一步证实RAP2.4能与AtGA20ox1启动子结合;CPRG定量分析发现RAP2.4f与AtGA20ox1启动子结合作用强;双荧光素酶检测结果显示RAP2.4f对AtGA20ox1的启动子活性具有抑制作用。这些研究结果表明,RAP2.4f可能参与调控AtGA20ox1的转录。     

水稻转录因子OsBP-73靶基因的初步筛选

OsBP-73是用酵母单杂交系统,以水稻蜡质基因(Wx)的顺式作用元件为诱饵,从水稻cDNA表达文库中筛选获得的转录因子。本文以OsBP-73基因为例介绍了用"下拉"(pull-down)方法筛选转录因子靶基因的一般步骤。将含有该基因DNA结合功能域的cDNA片段构建到原核表达载体上,并在大肠杆菌中诱导表达获得其蛋白p73。用纯化后的p73蛋白通过"下拉"实验对OsBP-73靶基因进行初步筛选,获得了22个阳性克隆,为进一步研究转录因子OsBP-73参与的水稻转录调控网络提供依据。     

DREB1A类转录调控域中对转录激活功能起关键作用的氨基酸

从烟草品种k326中克隆到2个干旱应答元件结合蛋白类(DREB-Like)转录因子基因,命名为NtDREBI和NtDREB1A.序列分析发现,NtDREBI和NtDREB1A编码的蛋白质具有典型的AP2/EREBP转录因子家族EREBP亚族A类特征.酵母单杂交结果显示,NtDREBI具有激活功能, 而NtDREB1A不能激活下游基因,但可以与DRE元件结合.将NtDREBI、NtDREB1A与其它AP2/EREBP类转录因子序列比对,发现在C末端第148位氨基酸有显著差别.采用定点突变方法进一步研究表明,DREB1A类转录因子的第148位氨基酸残基与其邻近氨基酸残基的相互作用对调控转录激活功能起关键作用.     

盐碱胁迫诱导的猴樟酵母cDNA文库构建及CbP5CS上游调控因子筛选

盐碱土壤环境是限制猴樟引种推广的主要因素，脯氨酸是植物适应盐碱胁迫过程中主要的渗透调节物质，筛选并鉴定出调控脯氨酸合成的转录因子对于猴樟耐盐碱分子机理研究具有重要意义。以猴樟实生苗为材料，在水培培养基础上，采用0 mmol/L和10 mmol/L的Na₂CO₃溶液分别进行处理，选取处理6 h、48 h的根系组织，提取总RNA，构建盐碱胁迫诱导的猴樟根系酵母c DNA文库；以猴樟根系总DNA为模板，克隆CbP5CS启动子序列，采用Y1H酵母单杂交技术筛选出与CbP5CS启动子存在互作的蛋白，并通过高通量测序技术鉴定出调控猴樟脯氨酸合成的转录因子。结果表明，所构建的cDNA文库库容为4.88×10⁷CFU/mL，总克隆数为9.76×10⁷ CFU，文库插入片段平均长度在1 000 bp左右，cDNA片段重组率为100%，符合酵母杂交试验的要求。克隆出的CbP5CS启动子序列长2 012 bp，成功构建出诱饵质粒pHIS2-CbP5CS，利用共转化方法从文库中筛选到31个与CbP5CS互作的EST序列。经...     

新生隐球菌半胱氨酸转运蛋白Mup1鉴定及其表达调控研究

【目的】鉴定新生隐球菌(Cryptococcus neoformans)的半胱氨酸转运蛋白及其对致病性的影响。【方法】构建候选基因敲除株,检测突变株以半胱氨酸为唯一硫源的生长情况;检测半胱氨酸转运蛋白Mup1对新生隐球菌毒力因子表达和不同胁迫条件下生长的影响;通过新生隐球菌大蜡螟(Galleria mellonella)和小鼠感染模型分析Mup1对致病性的影响;通过转录组分析和酵母单杂交研究硫代谢核心转录因子Cys3与Mup1的调控关系。【结果】Mup1具有转运半胱氨酸、胱氨酸、胱硫醚和同型半胱氨酸的能力。基因MUP1缺失不影响毒力因子表达和细胞对应激的反应。大蜡螟和小鼠隐球菌感染模型表明Mup1对新生隐球菌的致病性无显著影响。转录组分析和酵母单杂交实验显示Cys3可能间接调控MUP1的转录。【结论】新生隐球菌Mup1具有转运半胱氨酸、胱氨酸、胱硫醚和同型半胱氨酸的功能,但不影响致病性,基因转录可能受Cys3的间接调控。     

白桦E-box元件的载体构建及与BplMYB46转录因子的互作分析

MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族成员之一,主要参与植物次生代谢调控、激素和环境因子的应答,在植物的生长发育中起着至关重要的作用。已有研究发现,E-box的核心序列为CANNTG(N:A/G/C/T),是一类与光响应和苯丙氨酸生物合成途径相关的元件。在前期研究中,先构建顺式作用元件库,然后以转录因子为中心的酵母单杂交技术筛选发现,白桦的BplMYB46转录因子能够与核心序列为CAAATG的E-box顺式作用元件结合。但是,是否能与E-box的其他核心序列结合还不清楚。本研究将每一种E-box顺式作用元件的核心序列分别进行双链DNA的复性并连接到pHIS2载体上,然后通过酵母单杂交技术筛选与BplMYB46转录因子能够特异结合的E-box顺式作用元件。结果显示,当E-box的核心序列第3个碱基为A/T/C、第四个碱基为A/G/C时,酵母单菌落能在三缺培养基TDO/3AT上生长,表明与BplMYB46转录因子结合的E-box顺式作用元件的特异性序列为CA(A/T/C)(A/G/C)TG。为后续通过BplMYB46转录因子与E-box顺式作用元件的结合来分析BplMYB46转录因子对下游基因的调控,以及为筛选优良下游基因改良白桦的遗传性状奠定数据基础。     

酵母杂交系统的发展及其应用

近年来,酵母单杂交,双杂交及三杂交系统技术的出现及发展已成为分析鉴定蛋白蛋白,DNA蛋白相互作用及调控的强有力工具。本文简述了酵母杂交系统的发展及潜在的应用价值。     

筛选G-box结合蛋白的酵母单杂交文库的构建

目的：筛选花青素合成中的关键基因查尔酮合成酶基因CHS启动子中G-box的结合蛋白,从而找到调节CHS表达的转录因子。方法：采用Matchmaker Gold Yeast One-Hybrid Library Screening System,将CHS启动子G-box序列串联后整合入酵母染色体,构建诱饵菌株;采用SMART技术合成芜菁幼苗下胚轴cDNA,将该cDNA与pGADT7-Rec表达载体共同转化诱饵菌株,通过同源重组在酵母细胞内同步进行cDNA文库的构建和筛选;用酵母菌落PCR法获得阳性克隆中的cDNA插入片段,测序后在NCBI网站进行Blast分析。结果：共筛选了2.52×106个酵母克隆,得到94个阳性克隆,菌落PCR获得了长度为0.4~2.0 kb的cDNA插入片段,并通过Blast推测了其编码蛋白。结论：实验结果证明酵母单杂交文库构建成功,初步筛选获得了G-box结合蛋白的候选蛋白,为研究CHS的表达调控奠定了基础。     

酵母杂交系统的发展及其应用

近年来,酵母单杂交,双杂交及三杂交系统技术的出现及发展已成为分析鉴定蛋白－蛋白,DNA－蛋白相互作用及调控的强有力工具,本文简述了酵母杂交系统的发展及潜在的应用价值。     

以酵母单杂交体系克隆水稻RAPB基因cDNA及其序列测定

在一些真核基因的 5′上游区中存在核心序列为CCAAT的顺式元件 ,CCAAT结合蛋白以异源多聚体的方式结合于该顺式元件并行使转录调控功能 .CCAAT结合复合物至少存在 3个不同的亚基 ,且结合复合物的单个亚基都不具备DNA结合活性 .首次报道以酵母单杂交体系筛选方法 ,结合酵母功能互补法鉴定 ,从水稻中克隆了定名为RAPB的cDNA ,它编码与酵母CCAAT结合复合物中HAP2亚基具类似功能的蛋白 .RAPB蛋白的C端同样存在与HAP2功能域高度保守的区域 ,但其N端与其他HAP2类似蛋白间无明显的顺序同源性 ,且不存在谷氨酰胺丰富区 .根据Southern杂交结果推测 ,在水稻 (OrizasativaL .)基因组中仅存在一个拷贝的RAPB基因 .     

转录因子网络与植物对环境胁迫的响应

转录因子所介导的基因表达调控网络在植物抵御各种环境胁迫的反应中具有重要功能.已鉴定的参与植物环境胁迫响应的转录因子及家族有APETALA2/EREBP、BZIP、WRKY和MYB等.这些转录因子组成调控网络,精细调控植物胁迫反应中各种相关基因的表达.转录因子及其调控网络的遗传修饰已成为从系统水平上探索胁迫生物学和提高植物胁迫耐性和抗性的有效工具.     

钠碘同向转运体上游增强子序列的特异性结合蛋白文库的构建及初步筛选

目的:构建酵母单杂交文库,筛选出与钠碘同向转运体上游增强子(NUE)特异性结合的蛋白质分子,进一步研究其与NUE相互作用的分子机制。方法:应用酵母单杂交系统,以NUE为酵母单杂交的"诱饵",对甲状腺癌K1细胞的c DNA文库进行初步筛选,采用DNA测序技术及生物信息学技术对筛选的克隆进行进一步功能分析。结果:对文库中的阳性克隆测序,获得53条可读序列,Blast X比对分析及基因功能注释发现其中11条具有DNA结合功能,包括Rho GTP酶激活蛋白35(ARHGAP35)、锌指蛋白394(ZNF394)、上游刺激因子2(USF2)、SOX9等。结论:应用酵母单杂交技术初步筛选出与甲状腺癌K1细胞NUE相互作用的候选蛋白,并对这些蛋白质进行了初步的功能分析。     

草坪草狗牙根中抗逆基因BeDREB的克隆及功能鉴定

DREB(dehydrationresponsiveelementbindingprotein)蛋白是一类在植物中所特有的,能与DRE(dehydrationresponsiveelement)顺式作用元件特异性结合的转录因子,调控与干旱、高盐以及低温等逆境胁迫应答有关基因的表达.根据狗牙根近缘植物的DREB转录因子的AP2EREBP保守结构域的基因序列,通过RTPCR和RACE的方法分别从冷诱导和盐诱导的狗牙根cDNA中扩增到了2个似DREB基因,分别命名为BeDREB1和BeDREB2,并已提交NCBIGenBank,其登录号分别为AY462117和AY462118.这两个基因的编码框均为753个碱基,编码251个氨基酸,具有DREB转录因子的典型特征.两种逆境胁迫下扩增的基因序列同源性很高,达到了97.8%.利用酵母单杂交真核转录激活的方法进行了功能鉴定,证明BeDREB1和BeDREB2蛋白均可以与DRE顺式作用元件结合,激活下游报告基因HIS3的表达.RTPCR结果显示,BeDREB1基因受冷胁迫诱导表达,而BeDREB2受盐胁迫的诱导表达,且随着诱导时间的不同,表达量也在发生变化.上述结果表明,从狗牙根中克隆到的BeDREB1和BeDREB2基因属于DREB转录因子家族的新成员,在狗牙根中分别与冷胁迫和盐胁迫的信号转导有关.