蛋白质的相互作用研究方法

两个或两个以上的蛋白质结合在一起执行生物学功能时，发生相互作用。使蛋白质到发挥作用的位点。使蛋白质的构象发生改变，激活或抑制。蛋白质蛋白质相互作用和识别在诸如生物催化、物质转运、信号传导、免疫、细胞调控等多种生命过程起着重要的作用。第三节 蛋白质的相互作用的研究方法免疫共沉淀 Co-immunoprecipitation (Co-IP)GST pull-down assay荧光共振能量转移 Fluorescent Resonant Energy Transfer （ FRET）双分子荧光互补（ Bimolecular Fluorescent Complement） BIFC酵母双杂交系统 Yeast Two-Hybrid Systerm其它方法1. 原理当细胞在非变性条件下被裂解时，完整细胞内存在的许多蛋白质蛋白质间的相互作用被保留了下来。如果用蛋白质 X的抗体免疫沉淀 X，那么与 X在体内结合的蛋白质 Y也能沉淀下来。这种方法常用于测定两种目标蛋白质是否在体内结合，也可用于确定一种特定蛋白质的新的结合蛋白。优点：生理条件下的结合缺点：可能检测不到低亲和力和瞬间的蛋白质蛋白质相互作用一、免疫共沉淀2.方法1) 收获培养的细胞（ 1107 1108）冷 PBS洗涤 2次2）细胞裂解液裂解细胞，冰浴 30min3) 12000rpm 离心 30min4）收集上清并加入适量抗体， 4C摇动 1h过夜5）加入 ProteinA/G-Sepharose(琼脂糖凝胶 )悬液， 4C摇动 1h6）细胞裂解液洗涤 ProteinA/G-Sepharose混合液7）离心弃上清8）沉淀加 2蛋白 Loading Buffer煮沸 5 10min9）离心，上清液跑 SDS-PAGE 胶10）考马氏亮兰染色、银染Western Blot 质谱分析3.注意事项1）细胞裂解采用温和的裂解条件，不能破坏细胞内存在的蛋白质蛋白质相互作用，多采用非离子变性剂（ NP40或 Triton X-100)。每种细胞的裂解条件是不一样的，通过经验确定。不能用高浓度的变性剂（ 0.2 SDS)，细胞裂解液中要加各种蛋白酶酶抑制剂，如商品化的cocktailer。2）使用明确的抗体，有的抗体不适宜做免疫共沉淀。3) 对照实验的设计。二、 GST融合蛋白进行 Pulldow实验1 原理细菌表达的谷胱甘肽 s 转移酶（ GST） 融合蛋白主要用于蛋白的亲和纯化，也可以将 GST融合蛋白作为探针，与溶液中的特异性搭档蛋白结合，然后根据谷胱甘肽琼脂糖球珠能够沉淀 GST融合蛋白的能力来确定相互作用的蛋白。一般在得到目标蛋白的抗体前，或发现抗体干扰蛋白质蛋白质之间的相互作用时，可以启用 GST沉降技术。该方法只是用于确定体外的相互作用。两种应用：1）确定融合（或探针）蛋白与未知（或靶）蛋白间的新的相互作用2）证实探针蛋白与已知蛋白质间可疑的相互作用 2 方法： 1） GST融合蛋白先与下列蛋白溶液之一孵育（ a, 单一明确的重组蛋白； b， 细胞裂解蛋白混合液； c, 体外翻译 cDNA表达得到的未知蛋白）2）混合液与谷胱甘肽琼脂糖球珠反应 4C 2h3） 离心弃上清4）沉淀加入 2 蛋白 Loading Buffer煮沸，离心5）取上清进行 SDS-PAGE电泳，6）考马氏亮兰染色观察特异沉降的蛋白带，进一步做质谱分析确 定沉降的蛋白；电泳后的胶也可以做 Western Blot来确定沉降的蛋白中是否有目的蛋白注意：该实验设立 GST对照，反应均在 4C进行GST-Pulldown Assay三、 Fluorescence resonance energy transfer1.荧光信号的产生荧光基团在某波长的激发光刺激下，产生一个更长波长的发射光。什么是 FRET? 当某个荧光基团的发射谱与另一荧光基团的吸收光谱发生重叠，且两个基团距离足够近时，能量可以从短波长（高能量）的荧光基团传递到长波长（低能量）的荧光基团，这个过程称为荧光共振能量转移 (FRET),实际相当于将短波长荧光基团释放的荧光屏蔽。3. 绿色荧光蛋白60年代， Shimomura等首先从水母 （Aequoria Victoria ） 中分离出一种 水母发光蛋白 (aequoren)，该蛋白与钙和肠腔素结合后可产生蓝色荧光。然而水母中提取的颗粒都呈绿色，后经证实在水母体内还存在另外一种发光蛋白即 绿色荧光蛋白 GFP, 后经研究表明，在水母体内 Ca2+和肠腔素与水母发光蛋白结合后，水母发光蛋白产生蓝色荧光， GFP在蓝光的激发下，产生绿色荧光 。Osamu Shimomura Osamu Shimomura in the lab in the basement of his home. He is holding a sample of “real” GFP isolated from Aequorea victorea, not produced by bacteria. In order to do his research Shimomura estimates that he collected over a million Aequorea specimens。 （ One Aequorea weigh about 50g）William Ward (right) met Douglas Prasher on a jellyfish-hunting expedition in the 1980sDouglas Prasher was the first person to realize the potential of GFP as a tracer molecule.GFP could be used to report when a protein was being made in a cell.GFP could potentially be a very useful reporter molecule. 容易检测分子量小 不需要其它底物Douglas Prasher 1992 克隆了 GFP基因Chalfie 将 GFP基因转入大肠杆菌中。Sergey A. Lukyanov 在珊瑚中发现了类似 GFP的蛋白。他还发现了红色荧光蛋白。Roger Tsien 对 GFP的机理作出了贡献。制造了很多 GFP突变体。GFPsequence MSKGEELFTGVVPVLVELDGDVNGQKFSVSGEGEGDATYGKLTLNFICTTGKLPVPWPTLVTTFSYGVQCFSRYPDHMKQHDFFKSAMPEGYVQERTIFYKDDGNYKTRAEVKFEGDTLVNRIELKGIDFKEDGNILGHKMEYNYNSHNVYIMGDKPKNGIKVNFKIRHNIKDGSVQLADHYQQNTPIGDGPVLLPDNHYLSTQSALSKDPNEKRDHMILLEFVTAARITHGMDELYK/2001/07/26/0726gfp_print.html/ccacad/zimmer/GFP-ww/GFP-1.htm2008年诺贝尔化学奖GFP主要应用 : 对活细胞中的蛋白质进行准确定位及动态观察可实时原位跟踪特定蛋白在细胞生长、分裂、分化过程中或外界刺激因子的作用下的时空表达 , 如某种转录因子的核转位、蛋白激酶 C的膜转位等。GFP基因与分泌蛋白基因连接后转染细胞 , 可动态观察 该分泌蛋白分泌到细胞外的过程GFP基因与定位于某一细胞器特殊蛋白基因相连 ,就能显示活细胞中细胞核、内质网、高尔基体、线粒体等细胞器的结构及病理过程。膜蛋白的移动 （ Fluorescence Recovery After Photobleaching FRAP ） 蛋白之间的相互作用（ FRET） 报告分子 将 GFP的基因连在特殊的启动子的后面，可以检测基因表达的时间和部位。人们在 GFP基因的基础上已经制造出蓝色荧光蛋白，黄色荧光蛋白，青色荧光蛋白，又发现了红色荧光蛋白 。其中兰色荧光蛋白和绿色荧光蛋白青色荧光蛋白和黄色荧光蛋白之间可以发生荧光共振能量转移Look at physical interactions between proteins四、 Bimolecular Fluorescent Complementation五、 Yeast Two Hybrid Systerm1.原理 酵母双杂交系统由 Fields和 Song等首先在研究真核基因转录调控中建立。典型的真核生长转录因子， 如 GAL4、 GCN4、等都含有二个不同的结构域 : DNA结合结构域 (DNA-binding domain)和转录激活结构域 (transcription-activating domain)。前者可识别 DNA上的特异序列，并使转录激活结构域定位于所调节的基因的上游，转录激活结构域可同转录复合体的其他成分作用，启动它所调节的基因的转录。 根据这一特点，如果使可能存在相互作用的两种蛋白