蛋白质组学

各种蛋白互作检测方法优缺点分析

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聚焦蛋白质互作研究进展与实验方法

研究蛋白-蛋白相互作用是理解生命活动的基础。蛋白质—蛋白质互作网络是生物信息调控的主要实现方式,是决定细胞命运的关键因素。检测蛋白质间相互作用的实验方法有哪些?这些检测方法各有什么优缺点?总结如下。

1. 生化方法

●共纯化、共沉淀,在不同基质上进行色谱层析(需要补充)

●蛋白质亲和色谱 基本原理是将一种蛋白质固定于某种基质上(如Sepharose),当细胞抽提液经过改基质时,可与改固定蛋白相互作用的配体蛋白被吸附,而没有吸附的非目标蛋白则随洗脱液流出。被吸附的蛋白可以通过改变洗脱液或者洗脱条件而回收下来。

GST pull down技术:为了更有效的利用蛋白质亲和色谱,可以将待纯话的蛋白以融合蛋白的形式表达,即将”诱饵“蛋白与一种易于纯化的配体蛋白融合。例如与GST融合的蛋白再经过GSH的色谱柱时,就可以通过GST和GSH的相互作用而被吸附。当载有细胞抽提物经过柱时,就可以得到能够与“诱饵”蛋白相互作用的目标蛋白了。

Epitope-tag技术:表位附加标记技术 就是将附加的抗原 融合到目的蛋白以检测目的蛋白的表达,同时还可以通过亲和层析法来纯化目的蛋白。 缺点:表位附加标记可能会使融合蛋白不稳定,改变或使融合蛋白功能丧失。

以上两种方法都要共同的缺点:假阳性。实验所检测到的相互作用可能时由蛋白质所带电荷引起的,并不是生理性的相互作用;蛋白的相互作用可能并不是直接的,可是由第三者作为中介的;有时会检测到两种在细胞中不可能相遇却有极强亲和力的蛋白。因此实验结果还应经其他方法验证。

●免疫共沉淀 免疫共沉淀是以抗体和抗原 之间的专一性作用为基础的用于研究蛋白质相互作用的经典方法。改法的优点是蛋白处于天然状态,蛋白的相互作用可以在天然状态下进行,可以避免认为影响;可以分离得到天然状态下相互作用的蛋白复合体。 缺点:免疫共沉淀同样不能保证沉淀的蛋白复合物时候为直接相互作用的两种蛋白。另外灵敏度不如亲和色谱高。

●Far-Western 又叫做亲和印记。将PAGE胶上分离好的凡百样品转移到硝酸纤维膜上,然后检测哪种蛋白能与标记了同位素的诱饵蛋白发生作用,最后显影。 缺点是转膜前需要将蛋白复性。

2. 等离子表面共振技术(Surface plasmon resonance)该技术是将诱饵蛋白结合于葡聚糖表面,葡聚糖层固定于几十纳米厚的技术膜表面。当有蛋白质混合物经过时,如果有蛋白质同“诱饵”蛋白发生相互作用,那么两者的结合将使金属膜表面的折射绿上升,从而导致共振角度的改变。而共振角度的改变与该处的蛋白质浓度成线性关系,由此可以检测蛋白质之间的相互作用。该技术不需要标记物和染料,安全灵敏快速,还可定量分析。缺点:需要专门的等离子表面共振检测仪器。

3. 遗传学方法 使某处发生缺损,检测对其他地方的影响。

●基因外抑制子。基因外抑制子是通过一个基因的突变 来弥补原有基因的突变。比如相互作用的蛋白A和B,如果A发生了突变使两者不再相互作用,此时B如果再发生弥补性突变就可以使两者的相互作用恢复,那么B就是A的基因外抑制子。 缺点:需要知道基因,要有表型,筛选抑制子比较费时。

●合成致死筛选 指两个基因同时发生突变 会产生致死效应,而当每个基因单独发生突变时则无致死效应。用于分析两个具有相同重要蛋白之间的相互作用。

4. 双杂交技术 原理基于真核细胞转录 因子的结构特殊性,这些转录因子通常需要两个或以上相互独立的结构域组成。分别使结合域和激活域同诱饵蛋白和猎物蛋白形成融合蛋白,在真核细胞中表达,如果两种蛋白可以发生相互作用,则可使结合域和激活域在空间上充分接近,从而激活报告基因。 缺点:自身有转录功能的蛋白会造成假阳性。融合蛋白会影响蛋白的真实结构和功能。不利于核外蛋白研究,会导致假隐性。

5. 荧光共振能量转移技术 指两个荧光法色基团在足够近(<100埃)时,它们之间可发生能量转移的现象。荧光共振能量转移技术可以研究分子内部对某些刺激发生的构象变化,也能研究分子间的相互作用。它可以在活体中检测,非常灵敏,分辩率高,能够检测大分子的构象变化,能够定性定量的检测相互作用的强度。 缺点 此项技术要求发色基团的距离小于100埃。另外设备昂贵,还需要融合GFP给蛋白标记。

此外还有交联技术(cross-linKing),蛋白质探针技术,噬菌体展示技术(Phage display)以及生物信息学的方法来检测蛋白质之间相互作用。

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