大规模蛋白质相互作用研究方法进展

随着2000年酵母大规模蛋白质相互作用网络图谱的成功描绘,蛋白质相互作用特别是大规模蛋白质相互作用研究成为生命科学领域的又一个研究热点。酵母、果蝇、线虫以及人类蛋白的大规模相互作用图谱的相继完成,不仅对系统研究细胞内各种生命活动有着重要意义,也标志着蛋白质相互作用研究方法的不断发展和完善。本文综述了当前大规模研究蛋白质相互作用的技术方法并进行了比较分析。每种技术都有其各自的优缺点,在实验中要根据不同的要求和目的选择适宜的方法。     

蛋白质相互作用的研究方法

随着基因组测序工程数量的增加,未知功能蛋白质测序工作也呈现指数式增长。生物学进程主要是由蛋白质执行和控制的,因此,阐明未知或已知蛋白质的生物学功能和从细胞水平上确定细胞机制,已成为蛋白质组学研究的主要目标。目前,随着酵母[1]、果蝇[2]、线虫[3]相互作用图谱的相继完成,蛋白质相互作用研究方法也不断发展和完善。综述了当前研究蛋白质相互作用的主要技术方法,包括酵母双杂交技术,GSTpull-down技术,免疫共沉淀技术和串联亲和纯化技术等多种研究方法,分析了各种技术方法的优缺点以及各种方法的改进,在试验中可根据不同的要求和目的选择适宜的方法。     

大规模酵母双杂交技术研究蛋白质相互作用的应用

简介了酵母双杂交技术原理, 总结了酵母双杂交技术大规模筛选蛋白质相互作用的基础、应用及存在的问题。因为大规模酵母双杂交技术结果有大量假阳性及假阴性问题, 因此, 有条件情况下有必要同时开展其他方法的大规模蛋白相互作用研究, 以构建规模更大可信度更高的蛋白质相互作用网络图。     

酵母双杂交技术及其在蛋白质组研究中的应用

蛋白质组学是后基因组时代出现的一个新兴的研究领域,它的主要任务是识别鉴定细胞,组织或机体的全部蛋白质,并分析蛋白质的功能及其模式。因此,揭示蛋白质组中蛋白质间的相互作用关系也是蛋白质组学的重要内容之一。酵母双杂交技术是用来检测蛋白质间是否相互作用的一个非常有效的手段,该技术在酵母蛋白质组研究中的初步成功应用,表明它有望在人类蛋白质且研究中发挥重要作用。     

应用酵母双杂交技术寻找与GGNBP相互作用的蛋白质

生殖细胞缺陷症(gcd)小鼠突变体是20个世纪90年代初发现的一种不育突变小鼠,其不育原因是由于其胚胎期原始生殖细胞的数目低于正常。FancL(也叫Pog)的缺失是引起gcd突变小鼠的原因,FancL基因缺失后可能影响了小鼠胚胎期原始生殖细胞的增殖／存活和成年期小鼠精母细胞的减数分裂。FANCL是一种含有PHD结构域的泛素E3连接酶,是Fanconi贫血复合物的组分之一。在生殖细胞中,FANCL与GGN1和GGN3相互作用,GGN1和GGN2又与一种新的蛋白质GGNBP特异作用。但GGNBP蛋白的功能还不清楚。为了研究GGNBP的功能以及揭示更多的参与该过程的蛋白质,运用Clontech公司新开发的第3套酵母双杂交系统,以GGNBP为诱饵从成年小鼠睾丸cDNA库中筛选与其相互作用的蛋白质基因,发现了一个主要在睾丸中表达的新的基因,其编码的蛋白质产物在酵母系统中与GGNBP特异作用。     

人类蛋白质相互作用组

高通量酵母双杂交与免疫亲和纯化技术的快速发展和日臻成熟,使得在蛋白质组水平上大规模地研究蛋白质之间的相互作用成为可能。目前,人类蛋白质互作网络在细胞、组织、器官乃至整个个体水平的研究已经陆续展开。蛋白质互作网络中蛋白质数量也由少数几个向整个蛋白质组扩展。同时,功能、疾病、生态等相关的蛋白质互作网络研究也取得了一定的成果。然而,人类的蛋白质互作网络研究正面临着一些问题和挑战。本文综述了人类蛋白质互作网络的研究方法、研究进展以及面临的挑战,同时指出了人类蛋白质互作网络研究的方向和目标。     

大规模酵母双杂交技术的发展及其在蛋白质相互作用组学中的应用

酵母双杂交技术作为研究蛋白质相互作用的主要方法,在规模化蛋白质相互作用研究中占据举足轻重的地位。虽然蛋白质相互作用的数据逐年递增,但是还远不能满足"大数据"的实际需求。为了使蛋白质相互作用组学研究更加高效、快捷、准确,以及使酵母双杂交适用于全基因组规模筛选和蛋白质相互作用数据高度覆盖的研究需求,近年来对酵母双杂交技术进行了一系列的改进和发展。综述了近年来在规模化蛋白质相互作用组学研究中,酵母双杂交技术的最新改进和发展。     

酵母双杂交系统在膜蛋白相互作用研究中的应用

膜相关蛋白约占细胞总蛋白质中的1/3,它们大都参与了细胞的诸多生理、病理过程和药物反应机理。研究膜蛋白的相互作用对于揭示细胞的生命活动规律及寻找药物作用靶标都有重要的意义。由于膜蛋白本身的特性及其难以进入核内等原因,经典的酵母双杂交技术并不适用于检测膜蛋白间的相互作用。针对在活细胞中研究膜蛋白相互作用的需要,近年来国际上先后发展了一系列用于膜蛋白相互作用研究的酵母双杂交新系统,并取得了许多重要发现。     

酵母双杂交筛选与GsCBRLK相互作用的蛋白质

GsCBRLK(calcium/calmodulin-binding receptor-like kinase from Glycine soja)在ABA及盐胁迫诱导的钙离子信号通路中起到关键的调节作用。为深入研究GsCBRLK蛋白的作用机制, 文章采用膜酵母双杂交系统, 以GsCBRLK为诱饵蛋白, 筛选与其相互作用的蛋白质。通过构建野生大豆盐胁迫条件下的cDNA文库、膜酵母双杂交系统筛选、复筛、回转验证、生物信息学分析以及酵母体内互作验证等手段, 最终获得2个(SNARE 和 14-3-3 蛋白)与GsCBRLK诱饵蛋白相互作用的蛋白质。     

规模化蛋白质相互作用的研究技术

蛋白质相互作用既是蛋白质执行功能的主要方式,也是细胞功能调控网络的结构基础。蛋白质间异常的相互作用及其连锁网络的紊乱是引起许多病理改变的原因。作为功能基因组和蛋白质组研究的重要内容,规模化蛋白质相互作用研究已成为近年国际上研究的热点之一。文章综述了当前规模化蛋白质相互作用研究中的常用技术和常用蛋白质相互作用数据库,研究者可根据研究需要和技术特点利用这些资源。     

酵母双杂交系统的发展及其衍生系统的比较

酵母双杂交及其衍生系统是鉴定及分析蛋白质-蛋白质、蛋白质-DNA、蛋白质-RNA相互作用的最常用、最有效的工具之一。本文系统介绍了该技术的背景、发展过程,以及由Fields和Song初次描述的由酵母双杂交系统衍生而来的几种主要的双杂交系统的特点,并简要比较了各系统的优缺点。     

PML coiled-coil结构域与RAN结合蛋白9相互作用的验证

目的验证前髓细胞性白血病的卷曲螺旋结构域（PML—C）和RAN结合蛋白9（RANBP9）之间的相互作用。方法构建分别表达诱饵蛋白PML—C和靶蛋白RANBP9的载体pGBKT7-PML-C和pACT2-RANBP9,然后转人酵母AH109,培养3～5d后对其是否有胞内相互作用进行检测。将目的片断PML-C和RANBP9再次构建于真核生物表达载体pCMV—HA和pCMV—myc里,然后共转染人胚肾293细胞里（HEK293）,最后对其是否有体外相互作用通过免疫共沉淀和免疫印迹进行分析。结果在共转化了质粒pGBKT7-PML—C和pACT2-RANBP9的AH109酵母平板里观察到蓝色菌落生长。用抗HA多克隆抗体对共转染过重组质粒的HEK293细胞的蛋白提取物进行免疫共沉淀,再用抗myc单克隆抗体作为一抗进行免疫印迹,最终检测出融合蛋白myc—RANBP9条带。结论酵母双杂交实验验证了PML—C和RANBP9之间存在胞内相互作用,同时免疫共沉淀实验也从体外验证了它们之间的相互作用。     

酵母双杂交筛选类固醇激素合成急性调节蛋白的相互作用蛋白质

目的:利用酵母双杂交技术筛选人肝cDNA文库中与类固醇激素合成急性调节蛋白(STAR)相互作用的蛋白质。方法:将全长STAR基因克隆到酵母表达载体pDBLeu中,形成诱饵;将构建好的诱饵质粒转化至AH109酵母感受态中,利用酵母双杂交技术筛选人肝cDNA文库中与其相互作用的蛋白质,并进行相互作用的回转验证。结果:构建了酵母诱饵蛋白表达质粒pDBLeu-STAR,并筛选到6个猎物,其中有5对相互作用回转验证阳性。结论:为进一步研究STAR的功能和作用机制提供了新的线索。     

基于质谱技术的蛋白质互作研究进展

蛋白质作为生命活动的执行者,其功能往往体现在与其他蛋白质的相互作用中,研究蛋白-蛋白相互作用对于人们深入了解和预防传染病、靶向治疗多基因疾病、阐明蛋白质的分子作用机制及各种复杂的生命现象具有重要意义。目前,有多种技术被用来研究蛋白间的相互作用,研究难点在于实时捕获瞬时或弱蛋白质间的相互作用,质谱技术（mass spectrometry, MS）可在某种程度上解决该难点。由于质谱技术可研究简单的蛋白质复合物再到大规模的蛋白质组实验,基于质谱技术研究蛋白质间相互作用被越来越多地应用于科学研究中。综述了蛋白质间相互作用检测方法的研究进展,重点介绍了氢氘交换质谱法和化学交联质谱法研究蛋白质间相互作用的优缺点及其应用,最后对基于质谱技术研究蛋白质间相互作用进行了总结与展望,以期为深入开展相关研究提供借鉴。     

酵母双杂交技术筛选并回转验证在胞内与PML-C结构域相互作用的蛋白

目的 利用酵母双杂交技术在活细胞内筛选并回转验证与PML-C结构域相互作用的蛋白质.方法 通过诱饵质粒pGBKT7-PML-C,利用酵母双杂交系统从白血病细胞cDNA文库中筛选与PML-C结构域相互作用的蛋白质.结果 利用酵母双杂交技术筛选到43个能与PML-C结构域相互作用的克隆;经进一步的归类与酵母回转试验得到9个阳性克隆.结论 在细胞内PML-C结构域能与多种蛋白质有相互作用.中性粒细胞弹性蛋白酶（neutrophil elastase,NE）介导的急性早幼粒细胞白血病的发生可能与这些相互作用所致的生物学功能改变有关.     

蛋白质－DNA相互作用与真核基因转录

结合最近几年对真核转录调节因子和ＤＮＡ的结构与机能研究,概述了蛋白质－蛋白质及蛋白质－ＤＮＡ相互作用方式以及介导相互作用的分子结构基础,论述了转录因子之间,转录因子与ＤＮＡ之间相互作用过程中的同与拮抗作用,发生机制及其在真核基因转录调节中的遍性和重要意义。     

蛋白质－DNA相互作用与真核基因转录

结合最近几年对真核转录调节因子和DNA的结构与机能研究,概述了蛋白质-蛋白质及蛋白质-DNA相互作用方式以及介导相互作用的分子结构基础,论述了转录因于之间、转录因子与DNA之间相互作用过程中的协同与拮抗作用、发生机制及其在真核基因转录调节中的普遍性和重要意义.     

酵母双杂交系统筛选GATA-1相互作用蛋白质及功能验证

目的 利用酵母双杂交技术从人脑cDNA文库中筛选与人GATA-1相互作用的蛋白质.方法 从人K562细胞中扩增出全长GATA1基因,设计引物将其3段截断体亚克隆入酵母表达载体pDBLeu中,转化至AH109感受态酵母中,利用酵母双杂交技术筛选人脑cDNA文库中与其相互作用的蛋白质,阳性克隆通过回转及免疫共沉淀试验进行验证,利用3xGATA荧光素酶报告基因对相互作用蛋白质进行功能验证.结果 成功构建出酵母诱饵蛋白表达质粒pDBLeu-GATA1（1）,pDBLeu-GATA1（2）,pDBLeu-GATA1（3）,筛到34个阳性克隆,用生物信息学分析及回转验证得到5个与GATA-1相互作用的候选蛋白,通过免疫共沉淀试验进一步验证,获得3个蛋白质能与GATA-1相互作用,分别是ECSIT,EFEMP1和GPS2.荧光素酶试验表明这3个蛋白质均能对GATA1的转录活性产生影响,证实它们之间的相互作用具有影响GATA1转录的功能.结论 应用酵母双杂交技术及免疫共沉淀试验,从人脑cDNA文库中成功获得3个与GATA-1相互作用并对其转录活性具有调节作用的蛋白质,为研究GATA1蛋白质的功能提供了新的线索.     

Prediction of Protein-Protein Interactions Using Protein Signature Profiling

Protein domains are conserved and functionally independent structures that play an important role in interactions among related proteins. Domain-domain inter- actions have been recently used to predict protein-protein interactions (PPI). In general, the interaction probability of a pair of domains is scored using a trained scoring function. Satisfying a threshold, the protein pairs carrying those domains are regarded as “interacting“. In this study, the signature contents of proteins were utilized to predict PPI pairs in Saccharomyces cerevisiae, Caenorhabditis ele- gans, and Homo sapiens. Similarity between protein signature patterns was scored and PPI predictions were drawn based on the binary similarity scoring function. Results show that the true positive rate of prediction by the proposed approach is approximately 32% higher than that using the maximum likelihood estimation method when compared with a test set, resulting in 22% increase in the area un- der the receiver operating characteristic (ROC) curve. When proteins containing one or two signatures were removed, the sensitivity of the predicted PPI pairs in- creased significantly. The predicted PPI pairs are on average 11 times more likely to interact than the random selection at a confidence level of 0.95, and on aver- age 4 times better than those predicted by either phylogenetic profiling or gene expression profiling.     

采用酵母双杂交技术研究OsRUS1与OsRUS2．1之间的相互作用

为了研究OsRUSl（ROOTUV-BSENSITIVE1）与OsRUS2．1（ROOTUv-BSENSITWE2．1）之间是否具有相互作用以及通过何种结构域相互作用,采用酵母双杂交技术开展了如下工作。根据对OsRUSI与OsRUS2．J的DUF647结构域分布的分析,分别采用分子克隆技术将OsRUSl的4个不同片段[OsRUSI（1-1782）、OsRUSI（1-504）、OsRUSl（510-1282）和OsRUSI（1188～1782）]克隆到诱饵载体pGBKT7上,并将OsRUS2．J的4个不同片段[OsRUS2．J（1-1317）、OsRUS2．J（1-138）、OsRUS2．Jf139—879）和OsRUS2．J（880～1317）]克隆到猎物载体pGADT7上,酶切和测序结果表明诱饵和猎物载体构建成功,读码框正确。将所构建的4个伪R己岱J诱饵载体和4个OsRUS2．J猎物载体质粒依次转化酵母AHl09,研究转化AHl09菌落在营养缺陷型培养液SD-Trp—DO或SD-Leu-DO上的生长情况,以及对报告基因4DE、HIS、MELl和LacZ的激活情况,表明它们均没有对酵母菌株AH109产生毒性和自激活活性。再将4个OsRUSl诱饵载体和4个OsRUS2．肠者物载体的16种组合分别共转化酵母AH109,共转化菌株能在二缺营养缺陷板SD-Trp-Leu-DO上生长良好,但不能在四缺营养缺陷板SD—Trp-Leu—Ade-His-D0上生长,也不能激活MEL1和LacZ报告基因。这些结果表明OsRUSI与OsRUS2．1之间没有直接的相互作用。