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蛋白質組學/蛋白質 - 蛋白質相互作用/實驗

來自華夏公益教科書
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相互作用和對接的預測方法
實驗確定結合

頁面編輯和更新者: Dan Surdyk
電子郵件: dfs6389@rit.edu


本節

實驗確定結合 - 體內

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熒光共振能量轉移 (FRET) 使用熒光能量轉移來視覺化蛋白質相互作用。該過程很簡單。將熒光團融合到目標蛋白,然後用激發波長照射。第一個熒光團將它從光源吸收的一些能量轉移到第二個熒光團,第二個熒光團反過來將它的一些能量發射到環境中,在那裡,使用熒光顯微鏡,它變得可見。

FRET 示例

生物發光共振能量轉移 (BRET) 是一種生物檢測系統,它利用供體和受體之間的能量轉移來視覺化結合。當兩個分子彼此靠近時,受體上的綠色熒光蛋白會吸收附著在供體上的熒光素酶的能量。結果,GFP 發射的光在肉眼看來是綠色的。

酵母雙雜交

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酵母雙雜交系統是一個體內系統,它利用基因的結合域 (BD) 和啟用域 (AD) (用於轉錄) 來確定蛋白質相互作用。蛋白質融合到報告基因的 BD 和 AD,每個都一個。當連線到 BD 的蛋白質與融合到 AD 的蛋白質相互作用時,轉錄啟動,報告基因被轉錄。透過測量報告基因表達的水平,可以量化這種效應。

實驗確定結合 - 體外

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鑑定相互作用

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蛋白質晶片
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由於 DNA 微陣列技術的成功,科學的其他領域正在開發陣列或“晶片”來一次性測試多個事物。其中一個領域是蛋白質相互作用研究,其中陣列技術目前價格昂貴且複雜,但看起來很快就會成為一個現實的選擇。蛋白質相互作用陣列的優勢在於讓科學家能夠快速便捷地測試眾多相互作用。閱讀第 8 章中有關陣列的更多資訊:蛋白質晶片

串聯親和純化 (TAP) [1]
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要執行 TAP,必須將“TAP 標籤”連線到目標蛋白。這是透過目標蛋白與標籤的基因重組來完成的,通常使用質粒。表達的融合蛋白然後包含與標籤共價結合的目標蛋白。該標籤由來自金黃色葡萄球菌的蛋白 A 的兩個 IgG 結合域和一個鈣調蛋白結合蛋白 (CBP) 組成,它們之間有一個 TEV 蛋白酶切割位點。CBP 最靠近蛋白,IgG 結合域最遠。當蛋白從細胞中提取時,任何相互作用蛋白都會隨之而來,給你的是與標籤連線的蛋白複合物,而不僅僅是你的一種蛋白。將樣品應用於 IgG 珠柱,使目標複合物由於蛋白 A 而與之結合,而任何其他蛋白都會透過。透過 TEV 蛋白酶切割釋放結合的蛋白,並將得到的蛋白透過含鈣調蛋白珠的柱子。CBP 使它們與這些珠子結合,蛋白酶和其他任何汙染物都會透過。這將導致目標蛋白及其相互作用夥伴的非常純淨的樣品。得到的蛋白可以透過 SDS-PAGE 或質譜法鑑定。

表徵相互作用

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固相檢測
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與許多相互作用檢測方法不同,固相檢測不涉及蛋白的標記。在這些技術中,一種蛋白連線到換能器的表面。另一種蛋白包含在可以應用於表面的溶液中。這使得能夠即時研究反應的結合動力學。一些常見的方法使用表面等離子共振或反射干涉來檢測和成像相互作用。與蛋白晶片趨勢一樣,這一領域正朝著對幾個相互作用進行平行分析的方向發展。這可以透過微流控系統來完成,其中溶液中的蛋白透過在連線有不同型別蛋白的多個表面上執行的小通道。

微流控相互作用檢測系統的示意圖。該表面將連線到一個檢測器(未顯示),該檢測器可以監控相互作用。
單分子檢測[2]
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研究蛋白質相互作用的一些最新和最令人興奮的發展涉及單個分子。這些允許以低濃度進行實驗,並且使用定義良好的樣品,因此不會有其他相互作用混淆結果。

一種使用的方法是力譜。相互作用蛋白對中的一員連線到原子力顯微鏡的尖端,該顯微鏡可以測量非常小的力。另一個蛋白連線到固體表面。將尖端降至表面,使蛋白相互作用,然後拉開。將尖端從表面拉開所需的力就是相互作用力。Nevo 等人使用這種方法有效地確定了效應蛋白與受體的結合是否會導致構象變化[1]

此外,可以使用熒光來檢測單個相互作用的蛋白對。兩種蛋白可以用不同的熒光標籤標記,並使用共聚焦顯微鏡掃描樣品的小體積的非常薄的部分並檢測熒光。當它檢測到兩種顏色時,它就知道它一定找到了相互作用的配對,因為它們必須非常靠近才能位於同一薄部分。

Shows the intensity output from a fluorescence single molecule interaction detector


更多資訊

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參考文獻 (開放獲取)

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[1] Nevo, R.,Brumfeld, V.,Elbaum, M.,Hinterdorfer, P.,Reich Z. 2004. 透過單分子力測量直接區分蛋白質啟用模型。 生物物理學雜誌,87:2630-2634.

[2] Piehler, J. 2005. 在體內和體外測量蛋白質相互作用的新方法。 結構生物學最新觀點,15:4-14.

[3] Puig, O.,Caspary, F.,Rigaut, G.,Rutz, B.,Bouveret, E.,Bragado-Nilsson, E.,Wilm, M.,Se´raphin, B. 2001. 串聯親和純化 (TAP) 方法:蛋白質複合物純化的通用程式。 方法,24:218-229.

[4] http://physics.nist.gov/Divisions/Div844/facilities/smspec/smspec.html

參考文獻

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華夏公益教科書