酵母各种杂交

1、2016-7 相关知识： 1、顺式作用元件：存在于基因旁侧序列中能影响基因表达 的序列。包括启动子、增强子、调控序列和可诱导元件等， 作用是参与基因表达的调控。 2、反式作用因子（转录因子）：能直接或间接地识别或结 合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录 效率的蛋白质。 3、报告基因：是一种编码可被检测的蛋白质或酶的基因。 4、cDNA文库：以mRNA为模板，反转录合成双链cDNA ，各cDNA分子分别插入载体形成重组子，再导入宿主细 胞克隆扩增。这些在重组体内的cDNA的集合即cDNA文 库。 基本原理 真核生长转录因子含有两个结构上可以分开的、功能上也相互 独立的结构域组成的结

2、构域： 转录激活结构域转录激活结构域(AD) (activation domain) DNA结合结构域结合结构域(BD) (DNA binding domain) 转录激活因子转录激活因子 BD：识别DNA上特定序列，转录激活域定位调控 基因的上游。 AD：与转录复合体其他成分作用，从而启动所调节基因的转录。 两个结构域分开时仍具有功能，但不能激活转录，只有他们 以适当 途径在空间上相互靠近时，才能具有转录因子活性， 激活报告基因的表达。 酵母双杂交系统利用杂交基因通过激活报告基因的表达，探 测蛋白-蛋白的相互作用。 酵母双杂交原理示意图 X DBD Reporter gene Prey Ba

3、it AD Y Expression UAS nDNA结合域（DNA-BD）：N端1-147氨基酸,可识别并结 合酵母半乳糖苷酶的上游激活序列(UAS) 。 n转录激活域（AD）：C端786-881氨基酸,通过同转录机 制的其它成分之间的结合以启动上游激活序列（UAS）下 游的基因转录。 1、构建质粒（诱饵蛋白不发生自激活） 2、转化酵母细胞（本身不表达GAL4） 3、阳性筛选 1.（1）BD-plasmid 靶基因(蛋白A基因)按正确的读码 结构和取向克隆在GAL4的BD之后。 筛选标志：TRP （2）AD-plasmid 蛋白B基因按正确阅读框 克隆到GAL4的AD片断 之后。 筛选标志：

4、LEU2 （1）双载体转化能合 成亮氨酸和色氨酸。 Trp- - Leu- - 2. 两种重组质粒共同转化酵母菌（HF7c） 3.筛选观察 （2）筛选蛋白A和蛋 白B能相互作用的双载 体转化子。 Trp- - Leu- - His- - 酵母细胞酵母细胞 cDNA文库文库 诱铒蛋白基因诱铒蛋白基因 多克隆位点多克隆位点 DNA-BD 载体载体 AD 载体载体 转化转化 转化转化 酵母细胞酵母细胞 筛选平板筛选平板 生长菌苔生长菌苔 筛选平板筛选平板 生长菌苔生长菌苔 同一个三重筛选平板同一个三重筛选平板 克隆（诱饵与靶蛋白相互作用）克隆（诱饵与靶蛋白相互作用） 鉴定鉴定 -半乳糖苷酶半乳糖苷酶

5、 酵母双杂交系统的应用： （1）发现新蛋白和蛋白的新功能 （2）研究抗原和抗体的作用（细胞内） （3）检测已知蛋白质之间的相互作用 （4）确定未知蛋白之间的相互作用 （5）确定基因治疗中多肽类药物的作用机理 应用举例 应用酵母双杂交筛选与 FAM172A相互作用蛋白的研究 实验步骤： （1）诱饵质粒构建： 扩增诱饵蛋白基因 与质粒载体连接 重组载体鉴定 诱饵蛋白自我转录激活检测：将诱饵质粒转入酵母菌株， 若转化了诱饵质粒的酵母菌落表达-半乳糖苷酶，则可使 底物X-Gal 变蓝，说明存在自激活（假阳性），否则无自 激活。 （2）人胎脑cDNA质粒构建 （3）酵母双杂交筛选人胎脑 cDNA 文库

6、人胎脑 cDNA文库转化诱饵酵母菌及初步筛选: 菌液，分别 涂布于培养基（A：Leu-/Trp-、B: Leu-/Trp- /His-），A平板 上的克隆进行计数，根据稀释度计算转库效率（转库效率只有 达到 1X107-1X108cfu/gDNA以上才能进行文库的筛选，以保 证不会丢失阳性克隆 半乳糖苷酶克隆转移滤纸实验进一步筛选: 从B: Leu-/Trp- /His-平板上挑取 35 个单克隆进行 -半乳糖 苷酶克隆转移滤纸实验，变蓝色的为阳性克隆。 （3）阳性杂交克隆的质粒抽提及一对一验证: 对上述筛选的 阳性克隆进行质粒抽提，再次进行抗性筛选和质粒抽提后， 一对一与诱饵质粒 p GB-

7、FAM172A共转酵母细胞 Y190 验 证。 （4）再次阳性者抽提质粒进行测序及生物信息学分析: 利用 NCBI 对测序所得到的序列进行 BLAST 比对分析。 对 10个阳性克隆相应的质粒进行测序后，通过 BLAST在 GenBank数据库中对应 6个不同的基因，编码6种已知的 蛋白质： RTCD1、 MOCS2、A2M、KCNIP1、BTBD2 和TOX2，根据GenBank数据库及相关文献获得了它们的 功能信息。其中 A2M与糖尿病血管病变密切相关，也进 一步提示 FAM172A参与了糖尿病大血管病变的发病。 n（1）用体内实验来研究蛋白质的相互作用，方法精确， 不受外界影响，易于操作

8、; n（2）所有操作均在核酸水平进行，无需纯化大量的蛋白 质，可以精确测定蛋白质的弱相互作用； n（3）运用范围较大：酵母双杂交系统中的诱饵蛋白可以 是完整的蛋白质，也可以是蛋白质的一个功能区，可以大 到一个完整的肿瘤抑制蛋白，也可以小到一个约22个氨基 酸的多肽。 局限性 1、它并非对所有蛋白质都适用。 有其原理决定，融合蛋白的相互作用激活报告基因转录是在细胞核内 发生的，而表达的融合蛋白在细胞内能否正确折叠并运至核内是检测 的前提条件。 2、假阳性较多： 某些诱饵蛋白具有自身激活性质。 如AD融合靶蛋白有DNA的特异 结合，则可单独激活报告基因的表达。 双杂交系统的得到的阳性结果 一定要通

9、过其它的实验手段来验证。 3、阴性干扰：两个蛋白本应发生相互作用，但报告基因不表达或表 达程度甚低以至于检测不出来。 蛋白间的相互作用较弱，应选择高敏感的菌株或多拷贝载体。 某些蛋白在酵母中不稳定表达或不能准确定位到胞核内。 4、融合蛋白的表达对细胞有毒性，应选择敏感性较低的菌 株或拷贝数低的载体。 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。 酵母单杂交体系是借鉴酵母双杂交体系的基本原理，通过 观察酵母细胞内报告基因的表达状况，研究DNA与蛋白 质之间的相互作用。 n设计含目的基因（诱饵）和下游报告基因

10、的质粒，将其转 入酵母细胞中。 n 将文库蛋白的编码基因片段与GAL4转录激活域融合表达 的cDNA文库质粒转化入同一酵母细胞中。 n 若文库蛋白与目的基因相互作用，可通过报告基因的表 达将其筛选。 n实验过程简单，耗时短：能直接识别并找出与特异顺 式作用元件相结合的蛋白质及其编码序列，而不需通过制 备纯化蛋白或抗体等繁琐的生化手段来建立这种相互作用 关系； n酵母属于真核生物，且蛋白质处于自然构象，避 免了体外研究的不足。 n与内源性的表达激活因子发生相互作用； n假阳性：插入的靶元件有可能不需要转录激活因子就可 以直接激活报道基因的表达； n假阴性：融合蛋白有毒性、不能稳定地表达，错误折叠

11、 不能准确定位于酵母细胞核内、DNA 结合位点被封闭； n酵母细胞内蛋白修饰缺乏； TF: 介导蛋白质相互作用的第三种因子， 可以是蛋白质,DNA,RNA或小分子配体。 两个蛋白之间通过第三者发生相互作用， 用来检测蛋白质与RNA、蛋白、小分子 配体间相互作用 酵母三杂交技术 1、研究RNA-蛋白质间相互作用 2、研究小分子受体与蛋白质受体间相互作用 在该系统中, 第三个杂交小分子为Dex(地塞米松)-FK506 偶联体, 利用已知的地赛米松受体和FK506 受体FKBP12 分别构建AD 和BD 融合蛋白, 三种分子相互作用后, 成功 的激活了报道基因的表达;而当单体FK506 分子引入时, 由 于竞争性结合FKBP12 , 导致三元复合物无法形成, 几乎完 全抑制了报道基因的表达。 3、研究复杂的蛋白-蛋白间相互作用 不能用来研究