Pre-madelentiviralparticlesbicistronicallyexpresstwoindividualproteins:nuclearpermeableCRE recombinaseandtheRFPMarkerunderthesameenhancedEF1apromoter.CREcontainsaNLS(nuclearlocalizationsignal) atitsN-term.This nuclearpermeant CRE increasestherecombinationeventsinvivo.ABlasticidinmarkerwasexpressedunderRSVpromoter.ParticlesallowstosortorselecttransducedcellsforlongtermexpressionviaRFPsignalorviablasticidinantibioticselection. CREandRFPare constitutivelyexpressedinhighlevelindependentofcelltypes.RFPsignalprovidesaconvenient,realtimemonitoringthe particlesperformance. Creprotein,frombacteriophageP1,catalyzesrecombinationbetween34basepairtargetsequences, namedloxsites.CRElentiviralparticles can catalyze thejointingeventInVivo inthepresenceof loxsites.PurifiedCREenzymecanjointindividualplasmidscontainingloxsites. ParticleswasconcentratedandresUSPendedinPBSsolution,bestsuitableforserum-freeculture or hard-to-transducedcellline, ordireclyused forinvivoapplication. Seeproductmanualfordetails(.pdf). Amount: 200ul/pervial,at 5x107IFU/mlinPBS. Cat#:LVP522-PBS
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二、噬菌体展示技术:编码噬菌体外壳蛋白基连接单克隆抗体DNA序列噬菌体表面表达相应单抗再噬菌体柱柱若含目蛋白与相应抗体特异性结合称噬菌体展示技术技术主要用于研究蛋白质间相互作用仅高通量及简便特点具直接基、高选择性筛选复杂混合物、筛选程通适改变条件直接评价相互结合特异性等优点目前用优化噬菌体展示技术已经展示鼠两种特殊细胞系cdna文库并离皮信号传导途径信号
三、等离共振技术:表面等离共振技术(Surface Plasmon ResonanceSPR)已蛋白质相互作用研究新手段原理利用种纳米级薄膜吸附诱饵蛋白待测蛋白与诱饵蛋白结合薄膜共振性质发改变通检测便知两种蛋白结合情况SPR技术优点需标记物或染料反应程实监控测定快速且安全用于检测蛋白核酸及其物间相互作用
四、荧光能量转移技术:荧光共振能量转移(FRET )广泛用于研究间距离及其相互作用; 与荧光显微镜结合定量获取关物体内蛋白质、脂类、DNA RNA 空信息随着绿色荧光蛋白(GFP)发展FRET 荧光显微镜能实测量体细胞内态性质提种定量测量FRET效率及供体与受体间距离简单仅需使用组滤光片测量比值利用供体受体发射谱消除光谱间串扰该简单快速实定量测量FRET 效率供体与受体间距离尤其适用于基于GFP 供体受体
五、抗体与蛋白质阵列技术:蛋白芯片技术现给蛋白质组研究带新思路蛋白质组研究主要内容研究同理状态蛋白水平量变微型化集化高通量化抗体芯片非研究工具芯片发展快芯片且技术已经益熟些抗体芯片已经向临床应用发展比肿瘤标志物抗体芯片等已经应用再眼各领域
六、免疫共沉淀技术:免疫共沉淀主要用研究蛋白质与蛋白质相互作用种技术其基本原理细胞裂解液加入抗兴趣蛋白抗体孵育再加入与抗体特异结合结合于Pansobin珠金黄色葡萄球菌蛋白A(SPA)若细胞与兴趣蛋白结合目蛋白形种复合物:目蛋白—兴趣蛋白—抗兴趣蛋白抗体—SPA|PansobinSPA|Pansobin比较复合物离离经变性聚丙烯酰胺凝胶电泳复合物四组经Western blotting用抗体检测目蛋白否预测蛋白种目蛋白细胞内与兴趣蛋白结合符合体内实际情况蛋白信度高种两缺陷:两种蛋白质结合能直接结合能第三者间起桥梁作用;二必须实验前预测目蛋白选择检测抗体所若预测确实验结本身具冒险性
七、pull-down技术:蛋白质相互作用类型牢固型相互作用暂型相互作用两种牢固型相互作用亚基蛋白复合体见通免疫共沉淀(Co-IP) 、Pull-down技术或Far-western研究Pull-down技术用固相化、已标记饵蛋白或标签蛋白(物素-、PolyHis-或GST-)细胞裂解液钓与相互作用蛋白通Pull-down技术确定已知蛋白与钓蛋白或已纯化相关蛋白间相互作用关系体外传路或翻译体系检测蛋白相互作用关系
THEGFPTWO--HHYBRIDYBRIDSYSTEM.pdf(126.79k)
——酵母双杂交系统的发展和应用
随着对多种重要生物的大规模基因组测序工作的完成,基因工程领域又迎来了一个新的时代---功能基因组时代。它的任务就是对基因组中包含的全部基因的功能加以认识。生物体系的运作与蛋白质之间的互作密不可分,例如:DNA合成、基因转录激活、蛋白质翻译、修饰和定位以及信息传导等重要的生物过程均涉及到蛋白质复合体的作用。能够发现和验证在生物体中相互作用的蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质是认识它们生物学功能的第一步。
酵母双杂交技术作为发现和研究在活细胞体内的蛋白质与蛋白质之间的相互作用的技术平台,在近几年来得到了广泛运用。酵母双杂交系统是在真核模式生物酵母中进行的,研究活细胞内蛋白质相互作用,对蛋白质之间微弱的、瞬间的作用也能够通过报告基因的表达产物敏感地检测得到,它是一种具有很高灵敏度的研究蛋白质之间关系的技术。大量的研究文献表明,酵母双杂交技术既可以用来研究哺乳动物基因组编码的蛋白质之间的互作,也可以用来研究高等植物基因组编码的蛋白质之间的互作。因此,它在许多的研究领域中有着广泛的应用。本文就酵母双杂交的技术平台和应用加以介绍。
酵母双杂交系统的建立是基于对真核生物调控转录起始过程的认识。细胞起始基因转录需要有反式转录激活因子的参与。反式转录激活因子,例如酵母转录因子GAL4在结构上是组件式的(modular),往往由两个或两个以上结构上可以分开,功能上相互独立的结构域(domain)构成,其中有DNA结合功能域(DNAbindingdomain,DNA-BD)和转录激活结构域(activationdomain,DNA-AD)。这两个结合域将它们分开时仍分别具有功能,但不能激活转录,只有当被分开的两者通过适当的途径在空间上较为接近时,才能重新呈现完整的GAL4转录因子活性,并可激活上游激活序列(upstreamactivatingsequence,UAS)的下游启动子,使启动子下游基因得到转录。
根据这个特性,将编码DNA-BD的基因与已知蛋白质Baitprotein的基因构建在同一个表达载体上,在酵母中表达两者的融合蛋白BD-Baitprotein。将编码AD的基因和CDNA文库的基因构建在AD-LIBRARY表达载体上。同时将上述两种载体转化改造后的酵母,这种改造后的酵母细胞的基因组中既不能产生GAL4,又不能合成LEU、TRP、HIS、ADE,因此,酵母在缺乏这些营养的培养基上无法正常生长。当上述两种载体所表达的融合蛋白能够相互作用时,功能重建的反式作用因子能够激活酵母基因组中的报告基因HIS、ADE、LACZ、MEL1,从而通过功能互补和显色反应筛选到阳性菌落。将阳性反应的酵母菌株中的AD-LIBRARY载体提取分离出来,从而对载体中插入的文库基因进行测序和分析工作。在酵母双杂交的基础上,又发展出了
酵母单杂交、酵母三杂交和酵母的反向杂交技术。它们被分别用于核酸和文库蛋白之间的研究、三种不同蛋白之间的互作研究和两种蛋白相互作用的结构和位点。
基于酵母双杂交技术平台的特点,它已经被应用在许多研究工作当中。
1、利用酵母双杂交发现新的蛋白质和蛋白质的新功能
酵母双杂交技术已经成为发现新基因的主要途径。当我们将已知基因作为诱饵,在选定的cDNA文库中筛选与诱饵蛋白相互作用的蛋白,从筛选到的阳性酵母菌株中可以分离得到AD-LIBRARY载体,并从载体中进一步克隆得到随机插入的cDNA片段,并对该片段的编码序列在GENEBANK中进行比较,研究与已知基因在生物学功能上的联系。另外,也可作为研究已知基因的新功能或多个筛选到的已知基因之间功能相关的主要方法。例如:Engelender等人以神经末端蛋白alpha-synuclein蛋白为诱饵蛋白,利用酵母双杂交CLONTECHMATCHMarkerSYSTEM3为操作平台,从成人脑cDNA文库中发现了与alpha-synuclein相互作用的新蛋白Synphilin-1,并证明了Synphilin-1与alpha-synuclein之间的相互作用与帕金森病的发病有密切相关。为了研究两个蛋白之间的相互作用的结合位点,找到影响或抑制两个蛋白相互作用的因素,Michael等人又利用酵母双杂交技术和基因修饰证明了alpha-synuclein的1-65个氨基酸残基和Synphilin-1的349-555个氨基酸残基之间是相互作用的位点。研究它们之间的相互作用位点有利于基因治疗药物的开发。
2、利用酵母双杂交在细胞体内研究抗原和抗体的相互作用
利用酶联免疫(ELISA)、免疫共沉淀(CO-IP)技术都是利用抗原和抗体间的免疫反应,可以研究抗原和抗体之间的相互作用,但是,它们都是基于体外非细胞的环境中研究蛋白质与蛋白质的相互作用。而在细胞体内的抗原和抗体的聚积反应则可以通过酵母双杂交进行检测。例如:来源于矮牵牛的黄烷酮醇还原酶DFR与其抗体scFv的反应中,抗体的单链的三个可变区A4、G4、H3与抗原之间作用有强弱的差异。Geert等利用酵母双杂交技术,将DFR作为诱饵蛋白,编码抗体的三个可变区的基因分别被克隆在AD-LIBRARY载体上,将BD-BAIT载体和每种AD-LIBRARY载体分别转化改造后的酵母菌株中,并检测报告基因在克隆的菌落中的表达活性,从而在活细胞的水平上检测抗原和抗体的免疫反应。
3、利用酵母双杂交筛选药物的作用位点以及药物对蛋白质之间相互作用的影响
酵母双杂交的报告基因能否表达在于诱饵蛋白与靶蛋白之间的相互作用。对于能够引发疾病反应的蛋白互作可以采取药物干扰的方法,阻止它们的相互作用以达到治疗疾病的目的。例如:Dengue病毒能引起黄热病、肝炎等疾病,研究发现它的病毒RNA复制与依赖于RNA的RNA聚合酶(NS5)与拓扑异构酶NS3,以及细胞核转运受体BETA-importin的相互作用有关。研究人员通过酵母双杂交技术找到了这些蛋白之间相互作用的氨基酸序列。如果能找到相应的基因药物阻断这些蛋白之间的相互作用,就可以阻止RNA病毒的复制,从而达到治疗这种疾病的目的。
4、利用酵母双杂交建立基因组蛋白连锁图(GenomeProteinLinkageMap)
众多的蛋白质之间在许多重要的生命活动中都是彼此协调和控制的。基因组中的编码蛋白质的基因之间存在着功能上的联系。通过基因组的测序和序列分析发现了很多新的基因和EST序列,HUA等人利用酵母双杂交技术,将所有已知基因和EST序列为诱饵,在表达文库中筛选与诱饵相互作用的蛋白,从而找到基因之间的联系,建立基因组蛋白连锁图。对于认识一些重要的生命活动:如信号传导、代谢途径等有重要意义。
参考文献
Analysisofsynphilin-1andsynucleininteractionsbyyeasttwohybridb-galactosidaseliquidassay
MichaelNeystata,et.alNeuroscienceLetters325(2002)119–123
Synphilin-1associateswithalpha-synucleinandpromotestheformationofcytosolicinclusions
Engelender,Set.al.Nat.Genet.,22(1999)110–114.
Analysisoftheinteractionbetweensingle-chainvariablefragmentsandtheirantigeninareducingintracellularenvironmentusingthetwo-hybridsystem
GeertDeJaeger,et.al.FEBSLetters467(2000)316^320
Characterisationofinter-andintra-molecularinteractionsofthedenguevirusRNAdependentRNApolymeraseaspotentialdrugtargets
SubhashG.et.al.Farmaco56(2001)33–36
Constructionofamodularyeasttwo-hybridcDNAlibraryfromhumanESTclonesforthehumangenomeproteinlinkagemap
Shao-bingHua,et.al.Gene215(1998)143–152
DevelopingYeastHybridSystem
ZHANG,et.al.ChineseBulletinofLifeSciences12(2000)34-36
Yeasttwo-hybridsystemanditsapplications
ZHANGxiao-guanget.alChineseBulletinofLifeSciences13(2001)228-231
基因快讯
2.诱饵质粒转化缺乏报告基启酵母细胞株选择转化酵母;
3.再文库质粒转化酵母;
4.通报告基功能筛选相互作用蛋白图" class="ikqb_img_alink">
主要由于:
①采用高拷贝强启表达载体使杂合蛋白量表达
②信号测定自平衡浓度条件进行 免疫共沉淀等物理达条件需进行洗涤降低信号强度
③杂交蛋白间稳定度激结构域结合结构域结合形转录起始复合物增强者与启DNA结合 三元复合体使其各组结合趋于稳定
④通mRNA产种稳定酶使信号放同 酵母表型 X-Gal及HIS3蛋白表达等检测均敏图" class="ikqb_img_alink">
(1)酵母双杂交照设定 规酵母双杂交操作般设定阳性照、阴性照及显色系统照三种照MATCHMAKER GAL4酵母双杂交筛选系统例:
阳性照:pGADT7-T + pGBKT7-53其T蛋白53蛋白已经明确酵母细胞内能够发结合并启报告基表达两种蛋白
阴性照:pGADT7-T + pGBKT7-lam其已经明确T蛋白lam蛋白酵母细胞内能发结合 系统显色照pGADT7-Pcl1该表达质粒转入酵母细胞能引起-半乳糖苷酶-半乳糖苷酶泌检测显色系统否问题
(2)假阳性现象种原能造假阳性结见三种:
筛文库蛋白自身具转录性能够启报告基表达——种情况需要筛候选蛋白进行自激验证
酵母细胞内能同含止种文库蛋白其种文库蛋白与诱饵蛋白相互及结合
种情况需要阳性克隆再划板2~3确保每酵母克隆含种文库蛋白诱饵蛋白;另外划板数宜否则现蛋白表达质粒丢失情况 其些明原造假阳性—种情况需要筛候选文库质粒表达诱饵蛋白质粒重新共转入酵母细胞或者通酵母杂交式重新验证必要pGADT7-cDNA质粒与pGBKT7-bait质粒载体调构建pGADT7-bait与pGBKT7-cDNA并重新酵母细胞验证真阳性结合调能酵母细胞做阳性结
(3)见问题及参考案 转化效率低—尽量使用新鲜培养基及新鲜、且直径2~3 mm左右酵母克隆确保酵母力;用于转化质粒使用前进行乙醇沉淀提高质粒纯度浓度
杂交效率偏低—能由于表达融合蛋白酵母细胞毒性某些情况液体培养基酵母换琼脂糖固体培养板比较种情况采用共转化进行试验;或者单转酵母克隆别铺5块10 mm培养板待克隆刮取所克隆于5 mL 0.5×YPDA重悬再按照规杂交操作步骤进行操作 背景高—使用HIS3作报告基由于HIS3基具定程度泄漏表达能现背景高情况使用适量HIS3蛋白竞争性抑制剂3-AT(3-amino-1,2,4-triazole)降低背景;或者再增加种更加严格报告基筛选Ade
诱饵蛋白具自激现象——采用克隆突变产自激段氨基酸序列敲除或突变种能破坏两蛋白间相互作用

