蛋白质相互作用课件.ppt

1、蛋白质相互作用： 本身具有生物学意义：这样的相互作用在生物体中是起什么作用的 发展技术：利用这样的相互作用创造出一些人为的作用,研究蛋白质相互作用的目的是发现并明确其相互作用的生物学意义 蛋白质相互作用是一种表象，通过表象分析规律，是研究蛋白质相互作用的核心 “种瓜得瓜，种豆得豆”是一种表象，反映了遗传这样一种本质 现象 可研究对象 合适的研究方法,研究蛋白质相互作用需要微观和宏观的结合,象与象的一部分,定量分析是研究蛋白质相互作用的基础,Input：1020mg total proteins IP sample：Immunoprecipitated from 1000mg of total

2、proteins,定量分析是研究蛋白质相互作用的基础,Relative exposure level,研究蛋白质相互作用的意义 1、蛋白质间的相互作用是细胞生命活动的基础。 2、基因只是决定蛋白质，而蛋白质才是发挥作用的主体。蛋白质的相互作用是发挥其功能的主要活动。,生物学效应,稳定的相互作用与瞬间的相互作用共同构成蛋白质相互作用的内涵。,研究蛋白质相互作用是为了研究相应的生物学功能,确定研究目标,寻找相互作用,建立相互作用网络和功能体系,从蛋白质相互作用到生物学功能。运用蛋白质直接相互作用，发现相互作用蛋白质，再分析这些作用的生物学意义。 容易犯的错误：研究一大堆的蛋白相互作用，却不知道这些

3、相互作用有什么生物学意义。 从物学功能到蛋白质相互作用。通过改变生物学现象，分析蛋白质间的遗传相互作用，进一步研究相关蛋白质的相互作用。 容易犯的错误：找到了平行变化的不相关蛋白质。,发现蛋白质相互作用 蛋白质-蛋白质直接相互作用 遗传功能分析 序列与结构比较模拟 验证蛋白质相互作用 不同方法的交叉验证 不同生物体系中验证,Protein interaction Affinity: A+B=AB,Kd=AB/AB, Kd: dissociation constant,Interaction Kd Streptavidin-biotin binding 10-14M Antibody-antig

4、en interaction (good) 10-8-10-10M Antibody-antigen interaction (weak) 10-6M Enzyme-substrate 10-6-10-10M,蛋白质-蛋白质直接相互作用,蛋白质-蛋白质直接相互作用,Co-immunoprecipitation and antigen-antibody interaction（免疫共沉淀和抗原抗体结合） Affinity interaction（亲和作用） Yeast two-hybrid and phage display（酵母双杂交和噬菌体展示） Surface Plasmon Resona

5、nce FRET Proteomic analysis（蛋白质组学技术）,Co-immunoprecipitation and antigen-antibody interaction（免疫共沉淀和抗原抗体结合） Western blot：变性抗原，主要用于检测蛋白质的存在与否。 免疫共沉淀：非变性抗原，用于鉴定不同蛋白质间的相互作用。 免疫共沉淀：AbPr1Pr2 非特异性结合：Pr1AbPr2 抗体筛库：cDNA表达库，抗体结合表达的蛋白质，从而得到基因。已经被质谱和PCR所淘汰,Western blot,1、电转移效率 2、PVDF膜的充分浸润 3、转移液中有太多的SDS 4、膜的损坏

6、5、转移时胶和膜没有完全接触 6、抗体的问题 7、抗体的浓度太高或太低 8、还原性物质的存在 9、封闭不充分,SDSPAGE acrylamide的浓度 蛋白质上样的量 相邻泳道的蛋白质量、离子强度和样品体积 转移膜：PVDF膜nitrocellulose膜 抗体,免疫共沉淀 免疫共沉淀：AbPr1Pr2 非特异性结合：Pr1AbPr2,免疫共沉淀,1,2,3,5,4,抗体很差， Western blot问题 Loading比例不对 样品太多 正确,蛋白质-蛋白质直接相互作用,Co-immunoprecipitation and antigen-antibody interaction（免疫共

7、沉淀和抗原抗体结合） Affinity interaction（亲和作用） Yeast two-hybrid and phage display（酵母双杂交和噬菌体展示） Surface Plasmon Resonance FRET Proteomic analysis（蛋白质组学技术）,Affinity interaction（亲和作用） GST pull down：已知蛋白质和GST融合，与细胞或组织的“蛋白质汤”混合，用谷胱甘肽亲和层析分离和已知蛋白质结合的新蛋白质。GST tag。 BiotinAvidin结合：Biotin标记已知蛋白质，通过Avidin结合biotin标记的蛋白质，

8、从而得到与biotin 标记蛋白结合的新蛋白质。优点是biotinavidin的结合是最牢靠的；缺点是细胞内结合biotin的蛋白质很多。 各种不同的tag。许多,GST pull down,GST Fusion Protein Purification,GST pull down,GST fusion protein 不够纯，用作bait会产生太多的非特异性蛋白质污染。,GST pull down,GST Pulldown,binding,wash,elution,BiotinAvidin结合：生物界最稳定的结合之一,蛋白质-蛋白质直接相互作用,Co-immunoprecipitation

9、and antigen-antibody interaction（免疫共沉淀和抗原抗体结合） Affinity interaction（亲和作用） Yeast two-hybrid and phage display（酵母双杂交和噬菌体展示） Surface Plasmon Resonance FRET Proteomic analysis（蛋白质组学技术）,Yeast two-hybrid （酵母双杂交）,发现新的相互作用蛋白质 鉴定和分析已有的蛋白质间的相互作用 确定蛋白质间相互作用的功能基团,发现新的相互作用蛋白质,确定蛋白质间相互作用的功能基团,Protein A,AD,3,白 兰 白

10、 白,鉴定和分析已有的蛋白质间的相互作用,兰：相互作用 白：不相互作用,Two-Hybrid的优点： 是酵母细胞内的in vivo相互作用。 只需要cDNA，简单。 弱的相互作用也能检测到。,Two-Hybrid的缺点： 都是融合蛋白，万一融合出新的相互作用。 酵母的翻译后修饰不尽相同。尤其是蛋白质的调控性修饰。 自身激活报告基因。 都基因库的要求比较高，单向1/3是in frame 蛋白质毒性。 第三者Z插足介导的相互作用。 假阳性。,lacZ,Auto activation,2020/8/27,34,可编辑,Phage display（噬菌体展示）,Phage display（噬菌体展示）

11、 Phage display的最大优点是数量大 细胞：108109 细菌：1010 Phage：1012,寻找受体的配体 7肽：8x1016,蛋白质-蛋白质直接相互作用,Co-immunoprecipitation and antigen-antibody interaction（免疫共沉淀和抗原抗体结合） Affinity interaction（亲和作用） Yeast two-hybrid and phage display（酵母双杂交和噬菌体展示） Surface Plasmon Resonance FRET Proteomic analysis（蛋白质组学技术）,SPR is used

12、 to monitor interactions occurring in a biospecific surface on a metal layer by measuring changes in the solute concentration at this surface as a result of the interactions.,Surface Plasmon Resonance,SPR 优点：无标记、实时 Label-free detection SRP does not require any labels or reporter groups to detect bio

13、molecular interactions. It follows every step in a multi-step analysis procedure, in contrast to label-based methods that often only report the final step. Real time measurement The progress of interactions is displayed directly, as a plot of response (which is directly related to concentration chan

14、ges at the surface) against time. Immediate feedback on the status of an interaction speeds up assay development and analysis. The results can be processed further after the run, for example to extract kinetic constants for the interaction.,蛋白质-蛋白质直接相互作用,Co-immunoprecipitation and antigen-antibody i

15、nteraction（免疫共沉淀和抗原抗体结合） Affinity interaction（亲和作用） Yeast two-hybrid and phage display（酵母双杂交和噬菌体展示） Surface Plasmon Resonance FRET Proteomic analysis（蛋白质组学技术）,Donor,Acceptor,(2-10nm),Excitation frequency,Emission frequency = Excitation frequency,Emission frequency,Fluorescence Resonance Energy Trans

16、fer (FRET),Donor is excited at the maximum absorbance wavelength (380 nanometers) of the donor,Acceptor signal is increased at the acceptor emission maximum (510 nanometers),Wavelength of the Fluorescent Proteins,Measure interactions between two proteins in vivo Very sensitive Excellent resolution H

17、elpful in characterizing major conformational changes in macromolecules Determine the interaction qualitatively and quantitatively,Advantages of FRET,Limitations of FRET,FRET only occurs when the two fluorophores are within 2-10nm of each other, which means that the fluorophores must be brought toge

18、ther via very close protein-protein interactions. Require expensive equipment. Require labeling of proteins using fluorophore or GFP fusion,Proteomic analysis（蛋白质组学技术） 有专门的课题加以介绍,研究蛋白质相互作用的单分子技术：原子力相互作用,遗传功能分析 利用功能缺陷和互补来分析不同蛋白质间的相互关系。 不是蛋白质直接相互作用的证据，但可以提供进一步研究的目标。,蛋白质遗传相互作用（genetic interaction） 是功能性相互作用,有A：小量表达； 有B：无表达；有C：无表达,A,B,C,B,C,有A和B：表达增加；有A和C：小量表达； 有B和C：无表达,A,B,C,C,有A、B和C：高表达,在A、B和C的蛋白质复合体中，A是和基因调控区结合并有小的转录活性；B可以和A结合促进A的转录活性；C本身不能直接促进A的活性，所以不大可能和A有直接相互作用，但能通过B的介导进一步促进转录。,蛋白质直接相互作用：从蛋白质物理的相互作用到功能上的相互作用。 蛋白质遗传相互作用：从功