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酵母双杂交:解析蛋白质互作的经典工具

一、核心原理
酵母双杂交(Y2H)技术通过功能重建机制验证蛋白质相互作用,分为两种主流体系:①核体系:依赖Gal4转录因子的模块化特性,其DNA结合结构域(BD)与转录激活结构域(AD)分离时无活性。当BD融合的诱饵蛋白与AD融合的猎物蛋白发生互作,两结构域空间靠近,激活下游报告基因(如LacZ、HIS3)的转录表达。②膜体系:基于拆分泛素(split-ubiquitin)策略,泛素N端突变体(nubG)与C端(cub-TF)随膜蛋白互作而重组,触发TF介导的报告基因表达,专门适用于膜蛋白、分泌蛋白等疏水性分子的研究。
二、系统分类与特性
核体系:以Gal4-BD/AD为核心元件,适用于可溶性核蛋白(如转录因子、DNA结合蛋白)的互作研究,典型应用包括转录因子与共激活因子的结合验证、信号通路蛋白复合体解析等。
膜体系:利用拆分泛素(nubG/cub)作为感应单元,主要针对膜蛋白(如G蛋白偶联受体、离子通道)和分泌蛋白,可用于受体-配体结合筛选、膜蛋白复合物组成分析等场景。
三、标准化实验流程
1.载体构建:将诱饵蛋白编码基因克隆至含BD的载体(如pGBKT7),猎物蛋白基因或cDNA文库克隆至含AD的载体(如pGADT7),确保目的基因与标签蛋白的阅读框一致。
2.酵母转化:采用PEG/LiAc法将重组载体共转化至特定酵母菌株,核体系常用AH109菌株,膜体系多选用NMY51菌株。
3.选择性筛选:转化后的酵母细胞先在SD/-Trp-Leu培养基上筛选成功转化子,再通过SD/-Trp-Leu-His-Ade等营养缺陷培养基,结合3-AT抑制背景,筛选潜在互作克隆。
4.结果验证:对阳性克隆进行β-半乳糖苷酶显色实验,通过显色强度半定量评估互作强度,必要时结合体外Pull-down实验进一步验证。
四、核心应用场景
验证已知蛋白质(或结构域)间的相互作用,为解析蛋白功能复合体提供直接证据;以已知功能蛋白为诱饵,从cDNA文库中筛选未知互作蛋白,构建蛋白质互作网络;定位蛋白质互作的关键结构域,通过截短突变体实验确定互作必需的氨基酸序列。
五、技术优劣势分析
优势:实验操作相对简便,成本低于质谱分析;酵母生长迅速,可实现高通量文库筛选,适合大规模初筛;能在活细胞内模拟生理条件下的蛋白互作。
劣势:假阳性率较高(约15 %-30 %),需通过其他互作验证技术(如Co-IP)交叉确认;核体系仅适用于核内蛋白,对膜蛋白、核外蛋白的检测可信度有限;部分融合蛋白可能存在细胞毒性或折叠异常,影响实验结果。
该技术作为蛋白质互作研究的经典方法,在信号通路解析、疾病相关蛋白网络构建等领域仍发挥着重要作用。

http://www.sczhlp.com/news/3.html

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