双杂交和质谱技术在蛋白质-蛋白质相互作用研究中的应用

基因的功能是由蛋白质来执行的,而蛋白质要通过与其他生物分子相互作用来完成其各种生物功能。因此,如果能够快速做出蛋白质在不同时间、空间和不同环境中的相互作用图谱,就会帮助我们了解这些蛋白质的功能,进而了解许多生命活动的机制。目前,用于大规模研究蛋白质间相互作用的方法主要有酵母双杂交系统及其衍生系统、亲和纯化与质谱分析联用技术,前者用于研究蛋白分子间的两两相互作用,后者用于研究蛋白质复合物间的相互作用。本文主要阐述了酵母双杂交、细菌双杂交、哺乳动物细胞双杂交、亲和纯化与质谱联用技术在大规模蛋白质相互作用研究中的应用。     

结构域相互作用数据库的产生、发展与应用

结构域是进化上的保守序列单元,是蛋白质的结构和功能的标准组件．典型的两个蛋白质间的相互作用涉及特殊结构域间的结合,而且识别相互作用结构域对于在结构域水平上彻底理解蛋白质的功能与进化、构建蛋白质相互作用网络、分析生物学通路等十分重要．目前,依赖于对实验数据的进一步挖掘和对各种不同输入数据的计算预测,已识别出了一些相互作用/功能连锁结构域对,并由此构建了内容丰富、日益更新的结构域相互作用数据库．综述了产生结构域相互作用的8种计算预测方法．介绍了5个结构域相互作用公共数据库3DID、iPfam、InterDom、DIMA和DOMINE的有关信息和最新动态．实例概述了结构域相互作用在蛋白质相互作用计算预测、可信度评估,蛋白质结构域注释,以及在生物学通路分析中的应用．     

菜豆ANK基因家族鉴定及ANK25的表达模式分析

锚蛋白重复序列模体是生物体内最普遍的蛋白质序列模体之一,在多种细胞活动中主要介导蛋白质-蛋白质的相互作用。本研究利用菜豆基因组数据库,通过生物信息学手段对菜豆ANK家族成员及分子生物学特性进行了鉴定。结果显示,菜豆基因组中含有30个ANK家族基因,分布于9条染色体上,其中第5条染色体上含有的ANK基因最多,包含13个基因。蛋白结构域分析发现,ANK25除了含有ANK结构域外还含有RING结构域。亚细胞定位结果显示,ANK25主要分布在细胞膜上。表达模式分析发现,ANK25对干旱、盐和ABA胁迫有响应。本研究为进一步研究菜豆ANK的分类及功能提供了有利的依据。     

“溴”结构域研究进展

“溴”结构域是近10年来发现的广泛存在于等多种生物中的一种保守结构域,一般由60－110个氨基酸残基组成。二级结构为双性α－螺旋,三组结构为左手上下四螺旋束状结构,含一个疏水穴。“溴”结构域是一种乙酰赖氨酸结合域,主要功能是介导蛋白质－蛋白质间的相互作用。已经登录的“溴”结构域蛋白质家族有50多种,其多数成员与基因的转录调控有关,涉及核小体的装配、基因的激活和（或）共激活、酶活性的调节诸多方面。     

拟南芥耐盐基因ENH1在陆生植物中的进化

[目的]ENH1是最近鉴定的拟南芥耐盐基因,编码一个叶绿体定位的蛋白,N末端具有一个PZD结构域,C末端具有一个RUBR结构域;功能上与活性氧自由基的脱毒有关,本文研究ENH1基因的进化历史和功能分化。[方法]从陆地植物基因组中获得同源蛋白,重建这个基因家族的系统发生,通过生物信息学手段研究其蛋白质结构域组织,蛋白质相互作用和表达谱。[结果]总共获得35个ENH1同源蛋白序列,大多数物种保持一个基因拷贝,系统发育上单子叶与双子叶被明确划分,并获得高度的支持,在进化过程EHN1蛋白获得了PDZ结构域。[结论]功能上,这个基因家族通过获得PZD结构域适应被子植物细胞的复杂功能要求,ENH1样基因可能涉及叶绿体的多种功能,此外,ENH1基因家族适合作为系统发育重建的分子标记。     

LNX1基因的研究

LNX1基因编码的蛋白质含有2个异形体(isoform),分别称为LNX1-p70和LNX1-p80,其中LNX1-p80具有E3泛素连接酶活性。LNX1蛋白异形体都含有一个NAPY结构域和4个PDZ结构域,其中PDZ结构域是多种蛋白质中具有的结构,主要介导蛋白质相互作用。LNX1可以和细胞中多种蛋白质相互作用,改变被结合蛋白质在细胞中的数量与位置,参与调节生物体胚胎发育,在细胞紧密接界的重构中具有重要作用,可能对肿瘤的形成具有阻抑作用。     

基于结构域组合信息预测蛋白质相互作用

基于多个结构域联合作用导致蛋白质间相互作用的假设,提出了一种预测蛋白质间相互作用的新方法。使用支持向量机分析结构域组合对序列的氨基酸理化性质得到其序列特征值,同时采用统计分析的方法获取其频率特征值,最后通过融合上述两种特征估计该结构域组合间发生相互作用的可能性,并以此预测蛋白质间相互作用关系。该方法能够预测所有结构域组合间相互作用关系,且对于蛋白质相互作用关系有着较好的预测效果。     

验证性筛选PDZ结构域结合配体文库快速研究HtrA2/Omi PDZ结构域的结合特性

HtrA2/Omi是一种线粒体丝氨酸蛋白酶, 在哺乳动物细胞中具有双重功能, 即诱导细胞凋亡和参与维持线粒体活性的动态平衡. PDZ结构域是最重要的蛋白质相互作用结构域之一, 参与多种生物学过程, 如细胞信号转导、蛋白质降解、细胞骨架组织等. 最近研究发现, HtrA2/Omi蛋白的PDZ结构域与配体的相互作用, 可以调节HtrA2/Omi蛋白自身的水解酶活性.以HtrA2/Omi PDZ结构域为研究对象, 用酵母双杂交系统验证性筛选PDZ结构域结合配体文库, 快速研究该结构域的结合特性, 并在人类全蛋白质组范围内预测并发现该结构域新的相互作用蛋白, 最后分析这些新的相互作用所能够形成的最小相互作用网络来评估其可信度. 研究结果揭示了HtrA2/Omi PDZ结构域新的结合特性, 即: 不仅能够结合已报道的II类PDZ配体而且还可以结合I类和III类PDZ配体, 并且配体-3位氨基酸具有一定范围内的可变性. 而且, 发现了7个新的HtrA2/Omi PDZ结构域相互作用蛋白, 为进一步阐明HtrA2/Omi蛋白的生物学功能提供了重要线索. 同时证明了验证性筛选目的结构域结合配体文库, 这一结构域结合特性研究新策略的实用性和高效性.     

锌指蛋白的设计及其应用

人工设计的锌指蛋白一般包括两个结构域：DNA结合结构域和效应结构域。DNA结合结构域主要采用对DNA序列特异性识别结合的C2H2型锌指结构域,而功能结构域常常采用某些转录激活结构域、转录抑制结构域或某些酶的活性结构域。这样进行设计的锌指蛋白就可以在特定的核酸序列上行使相应的功能,这对于目的基因的表达调控及蛋白质与核酸的相互作用研究提供了新的思路。     

高危型HPV E6蛋白与宿主PDZ蛋白相互作用的研究进展

病毒通过自身蛋白与宿主蛋白间的相互作用,营造一种适合于其转化、增殖的体内环境,从而引起一系列疾病的过程。人乳头瘤病毒(HPV)与某些肿瘤发病关系密切,分子机制研究表明,其表达的早期蛋白E6是HPV参与细胞恶性转化的主要蛋白。含有PDZ结构域的蛋白质是细胞内广泛存在的一类蛋白质。本文综述了人乳头瘤病毒的E6蛋白和宿主细胞的PDZ蛋白间的相互作用,讨论了这种作用引发的细胞内生化生理改变及其应用前景。