植物中验证蛋白相互作用的Pull-down和Co-IP技术

蛋白互作在细胞生命活动中发挥关键作用,在不同时空层面上参与多种细胞学过程,因此研究蛋白互作对理解分子调控网络至关重要。通常情况下,利用酵母双杂交系统筛选植物蛋白互作必须通过体外和体内系统进行验证。Pull-down和Co-IP是验证植物蛋白互作的常用技术。Pull-down被广泛用于体外验证蛋白间的直接互作;而在植物活体内,利用本氏烟草(Nicotianabenthamiana)叶片瞬时表达蛋白,继而通过Co-IP进行鉴定是目前验证蛋白互作最简单且最有效的方法之一。该文对GSTPull-down和烟草瞬时表达系统中Co-IP技术原理及实验方案进行详细描述,以期为验证植物蛋白互作提供参考。     

利用酵母双杂交技术筛选鉴定与番茄环纹斑点病毒NSs蛋白互作的西花蓟马蛋白

【目的】筛选鉴定西花蓟马Franiklinella ocicdentalis体内与番茄环纹斑点病毒(tomato zonate spot virus, TZSV)NSs蛋白互作的介体因子。【方法】利用酵母双杂交技术筛选与TZSV NSs互作的西花蓟马蛋白;进行序列分析鉴定后,将捕获的蛋白与NSs基因回转到酵母细胞,利用营养缺陷型培养基鉴定蛋白互作情况。再利用GST Pull-down技术验证TZSV NSs与鉴定出的西花蓟马蛋白的体外互作关系。【结果】构建了TZSV NSs的酵母双杂交诱饵质粒pGBKT7-NSs,确定了诱饵质粒对酵母AH109细胞无毒性,并且无自激活活性。序列分析发现与TZSV NSs互作的西花蓟马蛋白为类电压依赖性阴离子通道(voltage-dependent anion-selective channel-like, VDAC)。酵母回转实验显示TZSV NSs与西花蓟马VDAC在酵母细胞内存在特异性互作。GST Pull-down结果表明TZSV NSs与西花蓟马VDAC在体外存在相互作用。【结论】通过酵母双杂交和GST Pull-down技术,分别在酵母细胞内和体外证实了TZSV NSs和西花蓟马VDAC存在特异性互作。这些结果有助于揭示西花蓟马VDAC蛋白调控西花蓟马持久传毒的机制,为虫传病毒病的防治提供理论基础。     

致病疫霉效应蛋白Pi16275的功能研究

[目的]分析致病疫霉效应蛋白Pi16275的超量表达对病原菌致病性的影响,明确Pi16275的亚细胞定位,筛选Pi16275在植物中的互作靶标蛋白及靶标蛋白在抵御病原菌侵染过程中的作用,初步揭示Pi16275在病原菌侵染植物过程中的作用机制.[方法]利用农杆菌介导的烟草瞬时表达系统在烟草叶片表皮细胞中瞬时表达Pi162...     

真菌蛋白激发子PevD1互作蛋白的酵母双杂交筛选及融合蛋白的原核表达

PevD1是大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)发酵液中分离纯化的一种新蛋白激发子,能激发烟草和棉花的免疫防御反应,提高抗病性。旨在深入研究PevD1的作用机理,利用酵母双杂交系统,以PevD1为诱饵蛋白,筛选拟南芥中PevD1的互作蛋白,经复筛、回转验证得到3个候选互作蛋白基因R1,R2和R4。利用同源克隆技术获得烟草中互作蛋白编码基因NR1、NR2和NR4;经酵母双杂交验证其中的NR2蛋白能与PevD1特异性结合。利用原核表达系统,成功构建了重组表达载体pMAL-C2XNR2并转化大肠杆菌细胞,经IPTG诱导获得了可溶性表达的NR2融合蛋白。     

萤火素酶互补实验检测蛋白互作

蛋白质-蛋白质相互作用在真核生物的各项生命活动中发挥重要作用。与其它蛋白质互作研究技术相比,借助于烟草(Nicotiana benthamiana)瞬时表达系统的萤火素酶互补实验(LCA)具有简单、灵敏、可靠、高效和低背景等优点,并可轻松扩展为大规模蛋白质互作的筛选和验证研究。该文介绍了萤火素酶互补实验的具体操作过程,通过2种数据收集方法来定性并定量分析生物发光或发光强度,从而检测植物目标蛋白之间的相互作用。     

萤火素酶互补实验检测蛋白互作

蛋白质-蛋白质相互作用在真核生物的各项生命活动中发挥重要作用。与其它蛋白质互作研究技术相比,借助于烟草(Nicotiana benthamiana)瞬时表达系统的萤火素酶互补实验(LCA)具有简单、灵敏、可靠、高效和低背景等优点,并可轻松扩展为大规模蛋白质互作的筛选和验证研究。该文介绍了萤火素酶互补实验的具体操作过程,通过2种数据收集方法来定性并定量分析生物发光或发光强度,从而检测植物目标蛋白之间的相互作用。     

利用酵母双杂交系统研究植物与病毒蛋白相互作用的进展

在长期进化中,植物形成了抵御病毒等病原微生物侵染的精细防御系统。在病毒侵染、复制和传播过程中,其编码的一些蛋白,如外壳蛋白、运动蛋白、复制酶类等能够与植物基因编码的蛋白发生相互作用。酵母双杂交系统是体外研究蛋白质间相互作用的有利工具,不但可以用于研究已知蛋白质的互作,还可以发现新蛋白,揭示特定蛋白互作网络与作用机制,在植物蛋白与病毒蛋白互作研究中已得到广泛的利用。本文主要综述利用酵母双杂交系统研究植物与病毒蛋白相互作用的国内外进展。     

利用病毒载体在烟草中瞬时表达融合HBsAg基因

利用马铃薯PVX病毒载体构建了外源人工融合乙肝表面抗原HBsAg基因的表达载体,在烟草中利用农杆菌介导进行瞬时表达,以快速鉴定外源基因瞬时表达的状况以及重组蛋白的免疫活性。利用PCR技术从含有人工融合HBsAg基因的表达载体中分别扩增出LP PreS1 PreS2 S、PreS1 PreS2 S、PreS2 S序列,将其分别与PVX病毒载体pgR106连接,构建成PVX-LP、PVX-S1和PVX-S2等3个转化载体,并将此载体导入农杆菌菌株GV3101中用于侵染烟草植株叶片。感染植株经RT-PCR、RNA Dot blotting和HBsAg蛋白的ELISA检测显示,3个人工融合的HBsAg基因均可在植物体内得到转录,翻译成具有活性的蛋白。结果表明,外源融合HB-sAg基因经过植物病毒载体瞬时表达系统可以在植物系统中正常转录和翻译。     

条形柄锈菌吸器特异效应蛋白Hasp68抑制寄主免疫并与小麦组织蛋白酶B互作

作为活体营养专性寄生真菌,条形柄锈菌（小麦条锈病）在侵染过程中通过形成吸器向寄主细胞释放效应蛋白,干扰寄主的防卫反应,促进其侵染与致病。因此,条形柄锈菌效应蛋白的鉴定与功能研究对揭示其毒性机理具有重要意义。本实验室前期完成了条形柄锈菌CYR31生理小种吸器转录组分析,从中鉴定得到一个吸器特异诱导表达分泌蛋白Hasp68,利用农杆菌侵染在烟草细胞中瞬时表达该基因,能够抑制小鼠促细胞凋亡蛋白Bax诱导的细胞程序性死亡,鉴定为条形柄锈菌候选效应蛋白。Hasp68基因全长318bp,编码105_aa,N-端包含20_aa的信号肽,无保守结构域。BlastX分析表明Hasp68为条形柄锈菌特有效应蛋白,在其他真菌中无同源蛋白,且在条形柄锈菌16个菌系中呈较低的序列多态性,表明其在条形柄锈菌的进化过程中相对保守。借助荧光假单胞菌EtHAn的三型分泌系统,在小麦细胞中过表达Hasp68能够抑制由非致病细菌引起的PTI（PAMP-triggered immunity）相关胼胝质的积累;同时,也能抑制小麦与无毒条形柄锈菌互作中ETI（effector-triggered immunity）相关的活性氧爆发和过敏性坏死反应,表明效应蛋白Hasp68具有抑制寄主免疫反应的功能。利用酵母双杂交系统筛选Hasp68在小麦中的互作蛋白,发现其与组织蛋白酶B（cathepsin B）TaCTSB互作,双分子荧光技术进一步验证二者在烟草细胞中共表达存在互作,初步揭示了效应蛋白Hasp68的互作靶标。     

乙肝病毒X与Tab1蛋白相互作用的体内外验证

目的:借助实验室前期质谱分析技术和数据分析研究基础,采用免疫共沉淀(Co-IP)和蛋白质沉降实验(GST pull-down)验证HBV X蛋白与Tab1蛋白的相互作用,为进一步研究HBx在HBV慢性感染致癌机制中的作用提供一定的实验依据。方法:成功构建pGEX-2TK-GST-HBx质粒,对GST-HBx融合蛋白进行诱导表达,与GST-beads结合孵育,构建pcDNA3.1/myc-His(-)BTab1,转染293T细胞使其表达,然后GST pull-down体外试验验证二者的相互作用;构建pcDNA3.1/myc-His(-)B-Tab1和pcDNA3.1-3×flag-HBx真核表达质粒,共转染293T和HepG2细胞使其表达,通过Co-IP实验验证抗Myc抗体可以将HBx从细胞裂解液中沉淀下来,证实了它们在两种细胞系中存在相互作用。结果:显示了HBx和Tab1在体内外条件下能够发生相互作用,为进一步明确HBV X蛋白功能及作用机制奠定基础。     

快速高效检测植物体内蛋白泛素化修饰研究方法

UPS参与植物中绝大多数的信号转导通路。其中, 一些激素的受体本身就是E3泛素连接酶, 如茉莉酸(JA)受体COI1和生长素(auxin)受体TIR1都是F-box蛋白, 它们通过特异性介导相应转录抑制子的泛素化降解来传递激素信号, 但对于整个UPS体系而言, 由于技术的限制, 迄今为止仅见少量泛素连接酶与特异性底物间生化机制的报道。用大肠杆菌(Escherichia coli)表达蛋白实施泛素连接酶泛素化修饰底物的体外实验是验证泛素连接酶/底物对的常用方法, 但由于体外实验缺乏某些蛋白必需的转录后修饰, 导致实验结果有时存在假阴性。利用农杆菌注射烟草(Nicotiana benthamiana)瞬时表达蛋白的方法, 建立高效的植物体内检测蛋白泛素化系统, 可以快速检测蛋白泛素化, 包括检测泛素连接酶和底物的特异性相互作用、底物蛋白的自身泛素化、泛素连接酶对底物降解的促进作用、26S蛋白酶体抑制剂MG132对底物降解的抑制作用以及用植物内源表达蛋白进行体外泛素化反应。     

快速高效检测植物体内蛋白泛素化修饰研究方法

UPS参与植物中绝大多数的信号转导通路。其中, 一些激素的受体本身就是E3泛素连接酶, 如茉莉酸(JA)受体COI1和生长素(auxin)受体TIR1都是F-box蛋白, 它们通过特异性介导相应转录抑制子的泛素化降解来传递激素信号, 但对于整个UPS体系而言, 由于技术的限制, 迄今为止仅见少量泛素连接酶与特异性底物间生化机制的报道。用大肠杆菌(Escherichia coli)表达蛋白实施泛素连接酶泛素化修饰底物的体外实验是验证泛素连接酶/底物对的常用方法, 但由于体外实验缺乏某些蛋白必需的转录后修饰, 导致实验结果有时存在假阴性。利用农杆菌注射烟草(Nicotiana benthamiana)瞬时表达蛋白的方法, 建立高效的植物体内检测蛋白泛素化系统, 可以快速检测蛋白泛素化, 包括检测泛素连接酶和底物的特异性相互作用、底物蛋白的自身泛素化、泛素连接酶对底物降解的促进作用、26S蛋白酶体抑制剂MG132对底物降解的抑制作用以及用植物内源表达蛋白进行体外泛素化反应。     

植物蛋白质S-亚硝基化修饰的检测与分析

S-亚硝基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式, 是指一氧化氮(NO)基团共价连接至靶蛋白特定半胱氨酸残基的自由巯基, 从而形成S-亚硝基硫醇(SNO)的过程。S-亚硝基化修饰广泛存在于各有机体中, 通过改变蛋白质生化活性、稳定性、亚细胞定位以及蛋白质-蛋白质相互作用等机制而调控不同的生物学过程或信号通路。在蛋白质S-亚硝基化检测分析方法中, 最为广泛使用的是生物素转化法(biotin switch assay), 其基本原理是首先封闭未被修饰的自由巯基, 进而将被修饰的SNO基团特异地还原为自由巯基并使用生物素将其特异标记。被生物素标记的半胱氨酸残基(即被修饰位点)可进一步通过蛋白质免疫印迹和/或质谱等方法进行检测分析。该文详细描述了植物蛋白质样品的体内和体外生物素转化法的实验流程, 并对实验过程中的注意事项进行了讨论。     

植物蛋白质S-亚硝基化修饰的检测与分析

S-亚硝基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式, 是指一氧化氮(NO)基团共价连接至靶蛋白特定半胱氨酸残基的自由巯基, 从而形成S-亚硝基硫醇(SNO)的过程。S-亚硝基化修饰广泛存在于各有机体中, 通过改变蛋白质生化活性、稳定性、亚细胞定位以及蛋白质-蛋白质相互作用等机制而调控不同的生物学过程或信号通路。在蛋白质S-亚硝基化检测分析方法中, 最为广泛使用的是生物素转化法(biotin switch assay), 其基本原理是首先封闭未被修饰的自由巯基, 进而将被修饰的SNO基团特异地还原为自由巯基并使用生物素将其特异标记。被生物素标记的半胱氨酸残基(即被修饰位点)可进一步通过蛋白质免疫印迹和/或质谱等方法进行检测分析。该文详细描述了植物蛋白质样品的体内和体外生物素转化法的实验流程, 并对实验过程中的注意事项进行了讨论。     

OsCPL3 is involved in brassinosteroid signaling by regulating OsGSK2 stability

Glycogen synthase kinase 3(GSK3) proteins play key roles in brassinosteroid(BR) signaling during plant growth and development by phosphorylating various substrates. However,how GSK3 protein stability and activity are themselves modulated is not well understood.Here, we demonstrate in vitro and in vivo that C-TERMINAL DOMAIN PHOSPHATASELIKE 3(Os CPL3), a member of the RNA Pol II CTD phosphatase-like family, physically interacts with Os GSK2 in rice(Oryza sativa). Os CPL3 expression was widely det...     

刺盘孢菌的蛋白互作预测及侵染早期共表达模块分析

刺盘孢菌是一类重要的植物病原真菌,在全球范围内危害众多单双子叶植物。有许多研究对病菌的侵染模式进行了探索,但仍未阐明其确切的分子机制。本研究在预测病菌蛋白互作的基础上,结合表达谱数据对病菌在活体生存环境下的共表达模块进行挖掘和分析,以期为分子机制的研究提供新的线索。通过同源映射法和结构域法,预测得到刺盘孢菌的4 288个蛋白之间存在41 700个潜在互作,其中39 776个互作发生于异源蛋白之间,1 924个互作发生于同一蛋白内。将蛋白互作数据分别与4个表达谱数据进行整合,构建得到离体I、离体II、活体I和活体II 4个共表达互作组。对离体和活体互作组的共有基因的表达水平进行比较分析,结果表明,与离体互作组相比,活体互作组中与翻译、蛋白代谢等有关的基因表达水平下降,与离子转运、糖物质转运等有关的基因表达水平上升,暗示了物质转运在刺盘孢菌侵染早期的重要作用。进一步对活体互作组进行模块化分析,结果表明,活体I和活体II的特异模块分别与胁迫响应、肌动蛋白纤维长度调控有关,其中胁迫响应子网是以热激蛋白Hsp70为核心的互作簇,可能参与病菌对寄主的识别与对抗;肌动蛋白纤维长度调控子网则可能与病菌菌丝在寄主细胞间的延伸有关。     

Kinetics of Protein-Protein Interactions of Connexins: Use of Enzyme Linked Sorbent Assays

Determination of the protein-protein interactions of connexins has become a rapidly expanding field of research. While there are multiple methods of determining the identity of binding partners, determination of the strengths of interactions is not as simple. Here we describe the use of the in vitro method Enzyme Linked Sorbent Assay (ELSA) to compare binding affinities of known protein partners for Connexin43. We used the binding of Cx43 Carboxyl Terminal domain to the PDZ-2 domain of Zonula Occludens-1 and to the SH3 domain of c-Src. In the ELSA assay we found that while the binding of the SH3 domain of c-Src is pH-dependent, the interaction of the PDZ domain of ZO-1 is not. These data confirm findings using Surface Plasmon Resonance (1) and indicate that ELSA can be a useful tool in determining the kinetics of protein-protein interactions.     

Round versus flat: bone cell morphology, elasticity, and mechanosensing

There is increasing evidence that cell function and mechanical properties are closely related to morphology. However, most in vitro studies investigate flat adherent cells, which might not reflect physiological geometries in vivo. Osteocytes, the mechanosensors in bone, reside within ellipsoid containment, while osteoblasts adhere to flatter bone surfaces. It is unknown whether morphology difference, dictated by the geometry of attachment is important for cell rheology and mechanosensing. We developed a novel methodology for investigating the rheology and mechanosensitivity of bone cells under different morphologies using atomic force microscopy and our two-particle assay for optical tweezers. We found that the elastic constant of MLO-Y4 osteocytes when flat and adherent (>1 kPa) largely differed when round but partially adherent (<1 kPa). The elastic constant of round suspended MLO-Y4 osteocytes, MC3T3-E1 osteoblasts, and primary osteoblasts were similarly <1 kPa. The mechanosensitivity of round suspended MLO-Y4 osteocytes was investigated by monitoring nitric oxide (NO) release, an essential signaling molecule in bone. A preliminary observation of high NO release from round suspended MLO-Y4 osteocytes in response to 5 pN force is reported here, in contrast with previous studies where flat cells routinely release lesser NO while being stimulated with higher force. Our results suggest that a round cellular morphology supports a less stiff cytoskeleton configuration compared with flat cellular morphology. This implies that osteocytes take advantage of their ellipsoid morphology in vivo to sense small strains benefiting bone health. Our assay provides novel opportunities for in vitro studies under a controlled suspended morphology versus commonly studied adherent morphologies.     

Specificity of the action of parathyroid hormone upon mitochondrial metabolism: Cyanogen bromide-derived parathyroid-hormone peptides

The mitochondrial response to cyanogen bromide-treated parathyroid hormone was studied as a means of testing further the relationship between the structure and the effects in vitro of this hormone. The treated hormone and appropriate control hormone were tested in a standard bioassay and in a mitochondrial assay system in vitro.

Reaction of more than 90 % of the methionine residues in the hormone resulted in total inactivation of the hormone both in vivo and in vitro. This result disagrees with previously published data.     

非洲菊原生质体制备及瞬时转化系统的建立

非洲菊(Gerbera hybrida)已成为研究复杂花序进化与发育的模式植物。以非洲菊无菌组培苗叶片为材料,分析不同浓度纤维素酶及离析酶配比对非洲菊原生质体提取效率的影响,建立了稳定、高效的非洲菊原生质体提取与瞬时转化体系。结果表明,以2.0%纤维素酶+0.3%离析酶组合,在0.4 mol·L~(–1)甘露醇溶液中,酶解4小时,酶解温度为25°C,得到产量高达2.2×10~7个·g~(–1) FW及活力较高的原生质体,可直接用于植物蛋白亚细胞定位和蛋白间相互作用实验,转化效率达80%。该研究建立了非洲菊原生质体制备和瞬时转化体系,为非洲菊基因功能研究奠定重要的技术基础。