蛋白质相互作用
蛋白质相互作用的概述
一、为什么要研究蛋白质相互作用
二、蛋白质相互作用亲和力：K d=[A][B]/[AB]
三、蛋白质相互作用的应用
A、利用抗原和抗体的相互作用：Western blot，免疫共沉淀，染色质沉淀，抗体筛库
B、利用已知的相互作用建立tag：GST pull down，Biotin－Avidin结合，
C、直接利用蛋白质的相互作用：蛋白质亲和层析，酵母双杂交，phage display，Bait蛋白质筛表达库，蛋白质组
四、相互作用的生物学意义：蛋白质间的相互作用是细胞生命活动的基础。
五、生物学功能的研究：获得功能或失去功能
I、一些常用蛋白质相互作用技术
?Traditional co-purification (chromatography co-purification and co-sedimentation)
?Affinity chromatography：GST pull down，Epitope-tag
?(co-)Immunoprecipitation
?Western和 Far-Western blot
Surface Plasmon Resonance
Two-Hybrid System
Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET)
（实验过程及原理，注意事项，优缺点）
III、研究实例讨论
一、酵母双杂交系统
作用：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；确定蛋白质相互作用的功能基团
具体过程：见书本
优点：是酵母细胞的in vivo相互作用；只需要cDNA，简单；弱的相互作用也能检测到
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；基因库德要求比较高，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
酵母双杂交系统是当前广泛用于蛋白质相互作用组学研究的一种重要方法。其原理是当靶蛋白和诱饵蛋白特异结合后，诱饵蛋白结合于报道基因的启动子，启动报道基因在酵母细胞内的表达，如果检测到报道基因的表达产物，则说明两者之间有相互作用，反之则两者之间没有相互作用。将这种技术微量化、阵列化后则可用于大规模蛋白质之间相互作用的研究。在实际工作中，人们根据需要发展了单杂交系统、三杂交系统和反向杂交系统等。
（1）原理：
将编码某一蛋白X的DNA序列与DNA结合域BD的编码序列融合形成一个杂交体，将编码另一蛋白Y的DNA序列与DNA激活域AD 的编码序列融合形成另一个杂交体，当两个杂交体共转化酵母细胞（此酵母细胞上游有DNA结合位点的报告基因），若X和Y没有相互作用，则单独不能激活报告基因的转录；若X和Y可相互作用，则使BD和AD靠近形成一个有效的转录激活子，激活报告基因的转录。因此可通过检测报告基因的转录来研究蛋白质X和Y的相互作用。
(2)应用范围
1）已知蛋白之间相互作用的检测：
2）蛋白质的功能域研究：通过对其中某一个蛋白质作缺失或定点突变，再用此系统检测是否还存在相互作用，可阐明其功能域或关键氨基酸；
3）克隆新基因和新蛋白：将感兴趣的蛋白质基因与BD基因构建成“诱饵”表达质粒，将某一器官或组织的cDNA文库与AD基因构建成“猎物”基因库，共转化酵母细胞，可筛到与感兴趣蛋白质相互作用的蛋白质的cDNA序列，并推测其蛋白质序列。
1）二、噬茵体展示技术
2）
3）在编码噬菌体外壳蛋白基因上连接一单克隆抗体的DNA序列，当噬菌体生长时，表面就表达出相应的单抗，再将噬菌体过柱，柱上若含目的蛋白，就会与相应抗体特异性结合，这被称为噬菌体展示技术。此技术也主要用于研究蛋白质之间的相互作用，不仅有高通量及简便的特点，还具有直接得到基因、高选择性的筛选复杂混合物、在筛选过程中通过适当改变条件可以直接评价相互结合的特异性等优点。目前，用优化的噬菌体展示技术，已经展示了人和鼠的两种特殊细胞系的cDNA文库，并分离出了人上皮生长因子信号传导途径中的信号分子。
4）
5）三、等离子共振技术
6）
7）表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance，SPR)已成为蛋白质相互作用研究中的新手段。它的原理是利用一种纳米级的薄膜吸附上“诱饵蛋白”，当待测蛋白与诱饵蛋白结合后，薄膜的共振性质会发生改变，通过检测便可知这两种蛋白的结合情况。SPR技术的优点是不需标记物或染料，反应过程可实时监控。测定快速且安全，还可用于检测蛋白一核酸及其它生物大分子之间的相互作用。
8）
9）四、荧光能量转移技术
10）（fluorescence resonance energy transfer，FRET）FRET：
优点：体内测定两个蛋白质之间的相互作用；敏感度高；溶解度好？；大分子的主要构象变化能测定；定量和定性测定相互作用。
缺点：只能测定荧光基团大小为（20-100?）的分子；仪器设备很贵；需要荧光标记
FRET可用于研究活细胞生理条件下研究蛋白质-蛋白质间相互作用。
基本原理：在两个不同的荧光基团中，如果一个荧光基团（供体 Donor）的发射光谱与另一个基团（受体 Acceptor）的吸收光谱有一定的重叠，当这两个荧光基团间的距离合适时（一般小于100 ?），就可观察到荧光能量由供体向受体共振转移的现象，即以前一种基团的激发波长激发时，可观察到后一个基团发射的荧光。其中以绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)及其突变体的应用最为广泛。特点：a 反映在当时活细胞生理条件下蛋白质-蛋白质间相互作用的动态变化过程;b 两个荧光集团间的合适距离为20－100 ?（2－
10nm）;c 需用荧光或GFP标记测试蛋白。
荧光共振能量转移（FRET ）广泛用于研究分子间的距离及其相互作用; 与荧光显微镜结合，可定量获取有关生物活体内蛋白质、脂类、 DNA 和RNA 的时空信息。随着绿色荧光蛋白（GFP）的发展，FRET 荧光显微镜有可能实时测量活体细胞内分子的动态性质。提出了一种定量测量 FRET效率以及供体与受体间距离的简单方法，仅需使用一组滤光片和测量一个比值，利用供体和受体的发射谱消除光谱间的串扰。该方法简单快速，可实时定量测量FRET 的效率和供体与受体间的距离，尤其适用于基于GFP 的供体受体对。
FRET就是采用非放射方法，在供体和受体相互靠得很近（1-10 nm）时，将光子能从一个受激发的荧光团（供体）转移到另一个荧光团（受体）。当它们足够接近时，用CFP的吸收波长激发，CFP的发色基团将会把能量高效率地共振转移至YFP的发色基团上，所以CFP的发射荧光将减弱或消失，主要发射将是YFP的荧光。两个发色基团之间的能量转换效率与它们之间的空间距离的6次方成反比，对空间位置的改变非常灵敏。例如要研究两种蛋白质a和b间的相互作用，可以根据FRET原理构建一融合蛋白，这种融合蛋白由三部分组成：CFP（cyan fluorescent protein）、蛋白质b、 YFP(yellow fluorescent protein)。用CFP吸收波长433nm作为激发波长，实验灵巧设计，使当蛋白质a与b没有发生相互作用时，CFP与YFP相距很远不能发生荧光共振能量转移，因而检测到的是CFP的发射波长为
476nm的荧光；但当蛋白质a与b发生相互作用时，由于蛋白质b受蛋白质a作用而发生构象变化，使CFP与YFP充分靠近发生荧光共振能量转移，此时检测到的就是YFP的发射波长为527nm的荧光(图1)。将编码这种融合蛋白的基因通过转基因技术使其在细胞内表达，这样就可以在活细胞生理条件下研究蛋白质－蛋白质间的相互作用。
五、抗体与蛋白质阵列技术
蛋白芯片技术的出现给蛋白质组学研究带来新的思路。蛋白质组学研究中一个主要的内容就是研究在不同生理状态下蛋白水平的量变，微型化，集成化，高通量化的抗体芯片就是一个非常好的研究工具，他也是芯片中发展最快的芯片，而且在技术上已经日益成熟。这些抗体芯片有的已经在向临床应用上发展，比如肿瘤标志物抗体芯片等，还有很多已经应用再眼就的各个领域里。
六、免疫共沉淀技术
免疫共沉淀主要是用来研究蛋白质与蛋白质相互作用的一种技术，其基本原理是，在细胞裂解液中加入抗兴趣蛋白的抗体，孵育后再加入与抗体特异结合的结合于 Pansobin珠上的金黄色葡萄球菌蛋白A(SPA)，若细胞中有正与兴趣蛋白结合的目的蛋白，就可以形成这样一种复合物：“目的蛋白—兴趣蛋白—抗兴趣蛋白抗体—SPA\|Pansobin”，因为SPA\|Pansobin比较大，这样复合物在离心时就被分离出来。经变性聚丙烯酰胺凝胶电泳，复合物四组分又被分开。然后经Western blotting法，用抗体检测目的蛋白是什么，是否为预测蛋白。这种方法得到的目的蛋白是在细胞内天然与兴趣蛋白结合的，符合体内实际情况，得到的蛋白可信度高。
（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作用搭档
缺点：一是两种蛋白质的结合可能不是直接结合，而可能有第三者在中间起桥梁作用；二是必须在实验前预测目的蛋白是什么，以选择最后检测的抗体，所以，若预测不正确，实验就得不到结果，方法本身具有冒险性,三是可能检测不到低亲和力和瞬间的蛋白质－蛋白质相互作用
七、pull-down技术
蛋白质相互作用的类型有牢固型相互作用和暂时型相互作用两种。牢固型相互作用以多亚基蛋白复合体常见，最好通过免疫共沉淀（Co- IP）、Pull-down技术或Far-western法研究。Pull-down技术用固相化的、已标记的饵蛋白或标签蛋白（生物素-、 PolyHis-或 GST-），从细胞裂解液中钓出与之相互作用的蛋白。通过Pull-down技术可以确定已知的蛋白与钓出蛋白或已纯化的相关蛋白间的相互作用关系，从体外传路或翻译体系中检测出蛋白相互作用关系。
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
生物学意义是一切：
1）通过改变蛋白质的相互作用，分析由蛋白质相互作用改变而产生的生物学现象。如通过酵母双杂交或蛋白质组分析，发现相互作用蛋白质，再分析这些作用的生物学意义。人们容易犯的错误是：研究一大堆的蛋白相互作用，却不知道这些相互作用有什么生物学意义。2）通过改变生物学现象，分析其中相关的蛋白质以及相互作用。如小分子化合物抑制了某一生物学活动，发现相应变化的蛋白质，再分析蛋白质的功能和作用。人们容易犯的错误是：找到了平行变化的不相关蛋白质。
蛋白质相互作用的亲和力是技术的基础。
Kd=[A][B]/[AB]。Kd越小，亲和力越好。抗体的亲和力为10-8 -10-10 M是好,10-6M是弱
蛋白质相互作用的应用：发现新的相互作用和相互作用蛋白
利用抗原和抗体的相互作用的技术：
1）Westrern blot：变性抗原，主要用于检测蛋白的存在与否
2）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
Ab－Pr1－Pr2：免疫共沉淀。
Pr1－Ab－Pr2：非特异性结合
3）染色质沉淀：用抗体沉淀抗原得到与抗原结合的DNA，用PCR鉴定DNA，从而证明蛋白质和特定DNA间的相互作用。
4）过时的抗体筛选：cDNA表达库，抗体结合表达的蛋白质，从而得到基因。有了质谱和PCR后过时。
利用已知的相互作用建立tag：
1）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
2）Biotin-Avidin结合：生物素标记已知蛋白质，通过Avidin结合生物素标记的蛋白质，从而得到与生物素标记蛋白结合的新蛋白质。优点是biotin－avidin的结合是最牢靠的；缺点是细胞内结合biotin的蛋白质很多。
3）其它各种tag。例子？
生物素-亲和素系统（biotin-avidin system，BAS）是以生物素和亲和素具有的独特结合特性为基础，结合二者即可偶联抗原抗体等大分子生物活性物质，它们的结合迅速、专一、稳定，并具有多级放大效应。自20世纪70年代，BAS开始应用于免疫化学领域以来，利用BAS可被荧光索、酶、放射性核素等材料标记的特点而发展和建立了许多新的检测方法和技术，尤其是与免疫标记技术的有机结合，极大地提高了测定的灵敏度。
直接利用蛋白质的相互作用：
1）蛋白质亲和层析：用蛋白质当亲和层析的亲和基团。要有大量的蛋白质
2）酵母双杂交：优点是简单；缺点是不能得到修饰调控型的相互作用蛋白质。还有衍生的酵母三杂交以及单杂交。
3）噬菌体展示：Physically固定蛋白质，结合phage，洗脱，扩增phage，再结合；循环
4）快成化石的Bait蛋白质筛表达库：bait蛋白质用同位素、GST、等标记，再筛库。
5）一网打尽的蛋白质组：这是检测和鉴定蛋白质的方法。由于检测和鉴定方法上的提高，使得许多蛋白质间的相互作用都可以被用于发现新的蛋白质和新的相互作用。缺点是发现的相互作用蛋白质太多常常超出人们的辨别能力和研究能力。
技术成果的鉴定：蛋白质相互作用的生物学功能是蛋白质相互作用的意义
1）相互作用的证实：不同的发现互相作用的技术都可以用来被验证相互作用的蛋白质。如GST pull down 发现的蛋白质，用免疫共沉淀或酵母双杂交验证。越接近生理状态的证实越好。验证方法和发现方法的差别越大验证结果也越可靠。采用的方法多，结果也越可靠。2）相互作用的生物学功能：有重要生物学功能的相互作用、一般功能的相互作用、还是没有功能的相互作用。有运气的成分。如果从重要功能蛋白质出发，从重要生物学现象出发，“运气”会越好。
生物学功能的研究：技术成果的大小
相互作用的生物学功能研究基本上可以归为两类：获得功能或失去功能。
获得功能：转基因表达，使得原本不表达该蛋白质的细胞表达了蛋白质，从而和已有的蛋白质发生相互作用，细胞有新的功能。常用的方法有细胞内转基因过表达蛋白质、转基因老鼠。
失去功能：抑制蛋白质的表达或用dominant negative突变体，使原有的蛋白质缺失或失活，细胞功能的丧失。常用的方法有：RNA干扰使蛋白质不表达、蛋白质部分功能片断的影响、基因敲除的细胞、基因敲除的老鼠。
一、一些常用蛋白质相互作用技术：
蛋白质相互作用的亲和力是技术的基础。
Kd=[A][B]/[AB]。Kd越小，亲和力越好。抗体的亲和力为10-8 -10-10 M是好,10-6M是弱。
1、蛋白质相互作用的目的是发现蛋白质与蛋白质的相互作用：
生化方法（co-purification提纯，亲和色谱法，GST pull down ,IP，WB, Far-Western）
Surface plasmon resonance表面等离子体谐振、遗传分析、
酵母双杂交、Fluorescence resonance energy transfer：FRET荧光共振能量转移、
2、注释：表面等离子体谐振(Surface Plasmon Resonance, SPR) 生化分析仪，是基于物理光学现象和生物传感技术的新型生化分析系统。荧光共振能量转移（FPET）：当生色团被光照时，被照射激发的分子可以通过散发能量来返回到基态1-3。光能可被生色团在10-15秒内吸收而在10-9秒内在发射出来。然而，也有可能被激发分子并不发光而将能量传递给别的生色团或是另外的荧光素，这些荧光素可以在相同的时间量级内发荧光，这后一种现象称为FPET.
应用：是比较分子间距离与分子直径的有效工具，广泛用于研究各种涉及分子间距离变化的生物现象，可以定量测量两个发光基团之间的距离，在蛋白质空间构象、蛋白与蛋白间相互作用、核酸与蛋白间相互作用得到广泛应用。
3、生化方法的具体实验：
1）GST pull down ,见ppt25
2）IP和CoIP：上网查
3）Far-Western:
a.不是用抗体直接与膜上的蛋白质结合，而是用另一个蛋白质通过相互作用与膜上蛋白质作用。
b.直接标记另一个蛋白质或用抗另一个蛋白质的抗体做Western blot。
c.因为是蛋白质相互作用，Far-Western常常会包含一步蛋白质复性的过程。
4）SPR：用来监控生物特定表面在金属层的相互作用，通过测量这个相互作用引起的溶液浓度的变化。具体过程？
BLAcore SPR的优点：不用标记；实时测量
4、遗传方法：
例子：有A：小量表达；有B：无表达；有C：无表达
有A和B：表达增加；有A和C：小量表达；有B和C：无表达
有 A、B、C：高表达
结论：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。
。
二、研究实例讨论：
1、G2/M期阻断的实验测定方法：根据DNA的含量变化
2、亲和层吸：对磷酸化蛋白质有特异性的结合（PY蛋白）
3、质谱鉴定蛋白
4、磷酸化蛋白质的验证
5、蛋白质生物学功能的验证：Loss of function and gain of function
6、进一步寻找相互作用蛋白质
7、细胞内的定位和细胞器，与细胞器的动态相互作用
8、根据已知的蛋白质结构和功能的特点，提出功能模型
9、模型的验证
10、得到研究结论
1．
2．生化方法（Biochemical approaches）
1.1共纯化、共沉淀Traditional co-purification (chromatography co-purification and co-sedimentation)在不同基质上进行色谱层析
1.2蛋白质亲和层析（Affinity chromatography）将一种蛋白质固定于某种基质上（如Sepharose），当细胞抽提液经过改基质时，可与
改固定蛋白相互作用的配体蛋白被吸附，而没有吸附的非目标蛋白则随洗脱液流出。被吸附的蛋白可以通过改变洗脱液或者洗脱条件而回收下来。
GST pull down：为了更有效的利用蛋白质亲和色谱，可以将待纯话的蛋白以融合蛋白的形式表达，即将”诱饵“蛋白与一种易于纯化的配体蛋白融合。例如与GST融合的蛋白再经过GSH的色谱柱时，就可以通过GST和GSH的相互作用而被吸附。当载有细胞抽提物经过柱时，就可以得到能够与“诱饵”蛋白相互作用的目标蛋白了。
Epitope-tag：表位附加标记技术就是将附加的抗原融合到目的蛋白以检测目的蛋白的表达，同时还可以通过亲和层析法来纯化目的蛋白。缺点：表位附加标记可能会使融合蛋白不稳定，改变或使融合蛋白功能丧失。
以上两种方法都要共同的缺点：假阳性。实验所检测到的相互作用可能时由蛋白质所带电荷引起的，并不是生理性的相互作用；蛋白的相互作用可能并不是直接的，可是由第三者作为中介的；有时会检测到两种在细胞中不可能相遇却有极强亲和力的蛋白。因此实验结果还应经其他方法验证。
1.3免疫共沉淀（Immunoprecipitation）
免疫共沉淀是以抗体和抗原之间的专一性作用为基础的用于研究蛋白质相互作用的经典方法。改法的优点是蛋白处于天然状态，蛋白的相互作用可以在天然状态下进行，可以避免认为影响；可以分离得到天然状态下相互作用的蛋白复合体。
缺点：免疫共沉淀同样不能保证沉淀的蛋白复合物时候为直接相互作用的两种蛋白。另外灵敏度不如亲和色谱高。
1.4Far-Western
又叫做亲和印记。将PAGE胶上分离好的凡百样品转移到硝酸纤维膜上，然后检测哪种蛋白能与标记了同位素的诱饵蛋白发生作用，最后显影。
缺点是转膜前需要将蛋白复性。
3．表面等离子共振（Surface plasmon resonance）
该技术是将诱饵蛋白结合于葡聚糖表面，葡聚糖层固定于几十纳米厚的技术膜表面。当有蛋白质混合物经过时，如果有蛋白质同“诱饵”蛋白发生相互作用，那么两者的结合将使金属膜表面的折射绿上升，从而导致共振角度的改变。而共振角度的改变与该处的蛋白质浓度成线性关系，由此可以检测蛋白质之间的相互作用。该技术不需要标记物和染料，安全灵敏快速，还可定量分析。
缺点：需要专门的等离子表面共振检测仪器。芯片比较昂贵，如果重复使用可能导致结果不好。
4．遗传学方法（Genetic approaches）
3.1 基因外抑制子
基因外抑制子是通过一个基因的突变来弥补原有基因的突变。比如相互作用的蛋白A和B，如果A发生了突变使两者不再相互作用，此时B如果再发生弥补性突变就可以使两者的相互作用恢复，那么B就是A的基因外抑制子。缺点：需要知道基因，要有表型，筛选抑制子比较费时。
3.2 合成致死筛选
指两个基因同时发生突变会产生致死效应，而当每个基因单独发生突变时则无致死效应。用于分析两个具有相同重要蛋白之间的相互作用。
5．酵母双杂交（Two-hybrid）
原理基于真核细胞转录因子的结构特殊性，这些转录因子通常需要两个或以上相互独立的结构域组成。分别使结合域和激活域同诱饵蛋白和猎物蛋白形成融合蛋白，在真核细胞中表达，如果两种蛋白可以发生相互作用，则可使结合域和激活域在空间上充分接近，从而激活报告基因。优点是是酵母细胞内的in vivo相互作用，只需要cDNA，简单，弱的相互作用也能检测到。
缺点：自身有转录功能的蛋白或者有其他蛋白插足介导或者自身激活报告基因会造成假阳性。融合蛋白会影响蛋白的真实结构和功能；不利于核外蛋白研究，会导致假隐性。另外还有酵母的翻译后修饰不尽相同。尤其是蛋白质的调控性修饰；对基因库的要求比较高，单向1/3是in frame；蛋白质毒性等。
6．荧光共振能量转移技术（Fluorescence resonance energy transfer）
指两个荧光法色基团在足够近（<100埃）时，它们之间可发生能量转移的现象。荧光共振能量转移技术可以研究分子内部对某些刺激发生的构象变化，也能研究分子间的相互作用。它可以在活体中检测，非常灵敏，分辩率高，能够检测大分子的构象变化，能够定性定量的检测相互作用的强度。
缺点：此项技术要求发色基团的距离<100埃。另外设备昂贵，还需要融合GFP给蛋白标记。
此外还有交联技术（cross－linKing），蛋白质探针技术，噬菌体展示技术（Phage display）以及生物信息学的方法来检测蛋白质之间相互作用。
2.2 酵母双杂交
2.2.1 构建pBD-A与pAD-I两种重组表达质粒，这样使得待研究蛋白可融合表达GAL4 DNA 结合结构域和GAL4激活结构域；
2.2.2 pBD-A与pAD-I两种质粒共转化
酵母细胞。
分别设置如下对照组：
pBD / pAD；
pBD-A / pAD；
pBD / pAD-I；
2.2.3 蓝白斑法验证 LacZ基因的表达情况。
说明:如果蛋白A和蛋白I能够相互作用，那么GAL4 DNA 结合结构域和GAL4激活结构域就会相互作用，从而激活lacZ报道基因的表达。
如果设置的实验组长出蓝色克隆而对照组没有的话基本上可证明蛋白A和蛋白I有相互作用。
概述
3）研究蛋白质相互作用的意义：细胞生命活动的基础
稳定相互作用--protein complex
瞬时相互作用--enzyme-substrate
蛋白质相互作用如无相应功能是没有研究意义的！
蛋白质相互作用生物学功能
4）蛋白质相互作用的亲和力---一切蛋白质相互作用的基础
AB ＝ A＋B Kd=[A][B]/[AB]（ Kd: dissociation constant ）
5）蛋白质相互作用的应用
1、利用抗原和抗体的相互作用
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。
Ab－Pr1－Pr2：免疫共沉淀 Pr1－Ab－Pr2：非特异性结合
染色质沉淀：用抗体沉淀抗原得到与抗原结合的DNA，用PCR鉴定DNA，从而证明蛋白质和特定DNA间的相互作用
2、利用已知的相互作用建立tag
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，即GST tag。
Biotin－Avidin结合：Biotin标记已知蛋白质，通过Avidin结合biotin标记的蛋白质，从而得到与biotin 标记蛋白结合的新蛋白质。优点是biotin－avidin的结合是最牢靠的；缺点是细胞内结合biotin的蛋白质很多。
3、直接利用蛋白质的相互作用
蛋白质亲和层析：用蛋白质当亲和层析的亲和基团。要有大量的蛋白质。
酵母双杂交：优点是简单；缺点是不能得到修饰调控型的相互作用蛋白质。还有衍生的酵母三杂交以及单杂交。
phage display：Physically固定蛋白质，结合phage，洗脱，扩增phage，再结合；这样做好几轮。
Bait蛋白质筛表达库：bait蛋白质用同位素、GST、等标记，再筛库。
蛋白质组：这是检测和鉴定蛋白质的方法。不管用什么方法，只要你能得到结合的蛋白质，理论上蛋白质组都可以分析。但由于检测和鉴定方法上的提高，使得许多蛋白质间的相互作用都可以被用于发现新的蛋白质和新的相互作用。缺点是发现的相互作用蛋白质太多常常超出人们的辨别能力和研究能力。
11）发现相互作用的生物学意义
相互作用的证实：不同的发现相互作用的技术都可以被用来验证相互作用的蛋白质。
相互作用的生物学功能：有重要生物学功能的相互作用、一般功能的相互作用、还是没有功能的相互作用。
12）生物学功能的研究
功能的获得：转基因表达，使得原本不表达该蛋白质的细胞表达了蛋白质，从而和已有的蛋白质发生相互作用，细胞有了新的功能。
常用技术：细胞内转基因过表达蛋白质、转基因老鼠
功能的失去：抑制蛋白质的表达或用dominant negative突变体，使原有的蛋白质缺失或失活，细胞功能的丧失。
常用技术：RNA干扰使蛋白质不表达、蛋白质部分功能片断的影响、基因敲除的细胞、基因敲除的老鼠
一些常用蛋白质相互作用技术
5）生化方法
Traditional co-purification
Affinity chromatography(GST pull down)
Immunoprecipitation
Western and Far-Western blot
a.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。
GST 的结合较弱！
b. 免疫共沉淀
免疫沉淀：通过抗原与抗体的结合得到所要的蛋白质
免疫共沉淀：通过抗原与抗体的结合，得到与该已知蛋白有相互作用的蛋白质
优点为：（1）相互作用的蛋白质都是经翻译后修饰的，处于天然状态；
（2）蛋白的相互作用是在自然状态下进行的，可以避免人为的影响；
（3）可以分离得到天然状态的相互作用蛋白复合物。
缺点为：（1）可能检测不到低亲和力和瞬间的蛋白质－蛋白质相互作用；
(2) 两种蛋白质的结合可能不是直接结合，而可能有第三者在中间起桥梁作用；
(3) 必须在实验前预测目的蛋白是什么，以选择最后检测的抗体，所以，若预测不正确，实验就得不到结果，方法本身具
有冒险性。
已知蛋白
GST （谷胱甘肽 S 转移酶）
GST fusion
谷胱甘对照
有相互作用的蛋
c.蛋白质分析技术：
SDS－PAGE：蛋白质按分子大小分离。
Western Blot：显示特异蛋白质的技术。
基本原理：采用的是聚丙烯酰胺凝胶电泳，被检测物是蛋白质，“探针”是抗体，“显色”用标记的二抗。
经过PAGE分离的蛋白质样品，转移到固相载体（PVDF膜全面优于nitrocellulose膜）上，固相载体以非共价键形式吸附蛋白质，且能保持电泳分离的多肽类型及其生物学活性不变。以固相载体上的蛋白质或多肽作为抗原，与对应的抗体起免疫反应，再与酶或同位素标记的第二抗体起反应，经过底物显色或放射自显影以检测电泳分离的特异性目的基因表达的蛋白成分。该技术也广泛应用于检测蛋白水平的表达。
决定因素：SDS－PAGE 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
转移电流
抗体
注意点：
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
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
等电聚焦：蛋白质按PI值分离。
非变性电泳：蛋白质按分子量和电荷的比值分离。可用来分离具有生物活性的蛋白质。
d.Far western
●不是用抗体直接与膜上的蛋白质结合，而是用另一个蛋白质通过相互作用与膜上蛋白质作用。
●直接标记另一个蛋白质或用抗另一个蛋白质的抗体做Western blot。
●因为是蛋白质相互作用，Far－Western常常会包含一步蛋白质复性的过程。
e.Surface plasmon resonance
原理：表面等离子体谐振（SPR）利用SPR传感器通过检测共振角或共振波长的变化来检测待测分子的成分，浓度及参与化学反应的特性。生物检测上，主要用于检测生物分子的结合作用或者通过生物分子结合作用的检测来完成特定生物分子的识别及其浓度的测定。
优点：lable-free detection
Real time measurement
特点：SPR技术因其高效灵敏无需额外标记等优势，广泛应用与蛋白质检测和蛋白-蛋白相互作用等蛋白质组学研究，它能在保持蛋白质天然状态的情况下实时提供靶蛋白的细胞器分布，结合动力学及浓度变化等功能信息，为蛋白质组研究开辟了全新模式。
f.Two-hybrid system(酵母双杂交)
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)(BD)和转录激活结构域(transcription-activating domain)(AD)。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。二个结构域不但可在其连接区适当部位打开，仍具有各自的功能。而且不同两结构域可重建发挥转录激活作用。因此当在DB上连接X蛋白，AD上连接Y蛋白时，若X与Y有相互作用，则同样可以激活lacZ的表达。因此，通过酵母双杂交可以发现新的相互作用的蛋白质，如X，Y。lacZ 作为reporter gene，用蓝白筛选的方法检测。
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。
检测两种蛋白质之间相互作用得实验方法比较 1、生化方法 ●免疫共沉淀免疫共沉淀就是以抗体与抗原之间得专一性作用为基础得用于研究蛋白质相互作用得经典方法.改法得优点就是蛋白处于天然状态,蛋白得相互作用可以在天然状态下进行，可以避免认为影响;可以分离得到天然状态下相互作用得蛋白复合体。缺点:免疫共沉淀同样不能保证沉淀得蛋白复合物时候为直接相互作用得两种蛋白。另外灵敏度不如亲与色谱高。 ●Fａr—Ｗestｅrｎ 又叫做亲与印记。将PAGE胶上分离好得凡百样品转移到硝酸纤维膜上,然后检测哪种蛋白能与标记了同位素得诱饵蛋白发生作用，最后显影。缺点就是转膜前需要将蛋白复性。2?、等离子表面共振技术（Surfacｅｐｌasmoｎｒｅsoｎance)该技术就是将诱饵蛋白结合于葡聚糖表面,葡聚糖层固定于几十纳米厚得技术膜表面。当有蛋白质混合物经过时,如果有蛋白质同“诱饵”蛋白发生相互作用，那么两者得结合将使金属膜表面得折射率上升，从而导致共振角度得改变。而共振角度得改变与该处得蛋白质浓度成线性关系,由此可以检测蛋白质之间得相互作用。该技术不需要标记物与染料，安全灵敏快速,还可定量分析。缺点:需要专门得等离子表面共振检测仪器。 ３、双杂交技术原理基于真核细胞转录因子得结构特殊性,这些转录因子通常需要两个或以上相互独立得结构域组成．分别使结合
域与激活域同诱饵蛋白与猎物蛋白形成融合蛋白，在真核细胞中表达,如果两种蛋白可以发生相互作用,则可使结合域与激活域在空间上充分接近,从而激活报告基因．缺点：自身有转录功能得蛋白会造成假阳性.融合蛋白会影响蛋白得真实结构与功能。不利于核外蛋白研究,会导致假隐性. 5、荧光共振能量转移技术指两个荧光法色基团在足够近（〈100埃)时，它们之间可发生能量转移得现象。荧光共振能量转移技术可以研究分子内部对某些刺激发生得构象变化,也能研究分子间得相互作用。它可以在活体中检测,非常灵敏,分辩率高,能够检测大分子得构象变化,能够定性定量得检测相互作用得强度。缺点此项技术要求发色基团得距离小于100埃。另外设备昂贵,还需要融合ＧFP给蛋白标记。?此外还有交联技术(ｃrｏsｓ－ｌｉnＫing)，蛋白质探针技术,噬菌体展示技术(Pｈａgｅ dｉsｐｌaｙ）以及生物信息学得方法来检测蛋白质之间相互作用。 1，酵母双杂交 1-5 酵母双杂交系统就是将待研究得两种蛋白质得基因分别克隆到酵 体,从表达产物分析两种蛋白质相互作用得系统 酵母双杂交得原理就是,把报告基因HIS３与l a c Z 整合到酵母细胞基因组中,并受转录因子
检测两种蛋白质之间相互作用的实验方法比较 1. 生化方法 ●免疫共沉淀免疫共沉淀是以抗体和抗原之间的专一性作用为基础的用于研究蛋白质相互作用的经典方法。改法的优点是蛋白处于天然状态，蛋白的相互作用可以在天然状态下进行，可以避免认为影响；可以分离得到天然状态下相互作用的蛋白复合体。缺点：免疫共沉淀同样不能保证沉淀的蛋白复合物时候为直接相互作用的两种蛋白。另外灵敏度不如亲和色谱高。 ●Far-Western 又叫做亲和印记。将PAGE胶上分离好的凡百样品转移到硝酸纤维膜上，然后检测哪种蛋白能与标记了同位素的诱饵蛋白发生作用，最后显影。缺点是转膜前需要将蛋白复性。 2. 等离子表面共振技术（Surface plasmon resonance）该技术是将诱饵蛋白结合于葡聚糖表面，葡聚糖层固定于几十纳米厚的技术膜表面。当有蛋白质混合物经过时，如果有蛋白质同“诱饵”蛋白发生相互作用，那么两者的结合将使金属膜表面的折射率上升，从而导致共振角度的改变。而共振角度的改变与该处的蛋白质浓度成线性关系，由此可以检测蛋白质之间的相互作用。该技术不需要标记物和染料，安全灵敏快速，还可定量分析。缺点：需要专门的等离子表面共振检测仪器。 3. 双杂交技术原理基于真核细胞转录因子的结构特殊性，这些转录因子通常需要两个或以上相互独立的结构域组成。分别使结合域和
激活域同诱饵蛋白和猎物蛋白形成融合蛋白，在真核细胞中表达，如果两种蛋白可以发生相互作用，则可使结合域和激活域在空间上充分接近，从而激活报告基因。缺点：自身有转录功能的蛋白会造成假阳性。融合蛋白会影响蛋白的真实结构和功能。不利于核外蛋白研究，会导致假隐性。
研究蛋白质与蛋白质相互作用方法总结-实验步骤 蛋白质与蛋白质之间相互作用构成了细胞生化反应网络的一个主要组成部分，蛋白-蛋白互作网络与转录调控网络对调控细胞及其信号有重要意义。把原来spaces空间上的一篇蛋白质与蛋白质间相互作用研究方法转来，算是实验技巧分类目录的首篇。(另补充2：检测两种蛋白质之间相互作用的实验方法比较) 一、酵母双杂交系统 酵母双杂交系统是当前广泛用于蛋白质相互作用组学研究的一种重要方法。其原理是当靶蛋白和诱饵蛋白特异结合后，诱饵蛋白结合于报道基因的启动子，启动报道基因在酵母细胞内的表达，如果检测到报道基因的表达产物，则说明两者之间有相互作用，反之则两者之间没有相互作用。将这种技术微量化、阵列化后则可用于大规模蛋白质之间相互作用的研究。在实际工作中，人们根据需要发展了单杂交系统、三杂交系统和反向杂交系统等。Angermayr等设计了一个SOS蛋白介导的双杂交系统。可以研究膜蛋白的功能，丰富了酵母双杂交系统的功能。此外，酵母双杂交系统的作用也已扩展至对蛋白质的鉴定。 二、噬茵体展示技术 在编码噬菌体外壳蛋白基因上连接一单克隆抗体的DNA序列，当噬菌体生长时，表面就表达出相应的单抗，再将噬菌体过柱，柱上若含目的蛋白，就会与相应抗体特异性结合，这被称为噬菌体展示技术。此技术也主要用于研究蛋白质之间的相互作用，不仅有高通量及简便的特点，还具有直接得到基因、高选择性的筛选复杂混合物、在筛选过程中通过适当改变条件可以直接评价相互结合的特异性等优点。目前，用优化的噬菌体展示技术，已经展示了人和鼠的两种特殊细胞系的cDNA文库，并分离出了人上皮生长因子信号传导途径中的信号分子。 三、等离子共振技术 表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance，SPR)已成为蛋白质相互作用研究中的新手段。它的原理是利用一种纳米级的薄膜吸附上“诱饵蛋白”，当待测蛋白与诱饵蛋白结合后，薄膜的共振性质会发生改变，通过检测便可知这两种蛋白的结合情况。SPR技术的优点是不需标记物或染料，反应过程可实时监控。测定快速且安全，还可用于检测蛋白一核酸及其它生物大分子之间的相互作用。
蛋白质相互作用的概述 一、为什么要研究蛋白质相互作用 二、蛋白质相互作用亲和力：K d=[A][B]/[AB] 三、蛋白质相互作用的应用 A、利用抗原和抗体的相互作用：Western blot，免疫共沉淀，染色质沉淀，抗体筛库 B、利用已知的相互作用建立tag：GST pull down，Biotin－Avidin结合， C、直接利用蛋白质的相互作用：蛋白质亲和层析，酵母双杂交，phage display，Bait蛋白质筛表达库，蛋白质组 四、相互作用的生物学意义：蛋白质间的相互作用是细胞生命活动的基础。 五、生物学功能的研究：获得功能或失去功能 I、一些常用蛋白质相互作用技术 ?Traditional co-purification (chromatography co-purification and co-sedimentation) ?Affinity chromatography：GST pull down，Epitope-tag ?(co-)Immunoprecipitation ?Western和Far-Western blot Surface Plasmon Resonance Two-Hybrid System Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) （实验过程及原理，注意事项，优缺点） III、研究实例讨论 一、酵母双杂交系统 作用：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；确定蛋白质相互作用的功能基团 具体过程：见书本 优点：是酵母细胞的in vivo相互作用；只需要cDNA，简单；弱的相互作用也能检测到 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；基因库德要求比较高，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 酵母双杂交系统是当前广泛用于蛋白质相互作用组学研究的一种重要方法。其原理是当靶蛋白和诱饵蛋白特异结合后，诱饵蛋白结合于报道基因的启动子，启动报道基因在酵母细胞内的表达，如果检测到报道基因的表达产物，则说明两者之间有相互作用，反之则两者之间没有相互作用。将这种技术微量化、阵列化后则可用于大规模蛋白质之间相互作用的研究。在实际工作中，人们根据需要发展了单杂
蛋白质组学复习资料 一、名词解释 1、蛋白质组学：蛋白质组学是研究与基因对应的蛋白质组的学科，蛋白质组（proteome）一词，源于蛋白质（protein）与基因组（genome）两个词的杂合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”,即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。 2、二维（双向）电泳原理：根据蛋白质的等电点和相对分子质量的特异性将蛋白质混合物在第一个方向上按照等电点高低进行分离，在第二个方向上按照相对分子质量大小进行分离。二维电泳分离后的蛋白质点经显色，通过图象扫描存档，最后是呈现出来的是二维方向排列的，呈漫天星状的小原点，每个点代表一个蛋白质。 3、三步纯化策略： 第一步:粗提。纯化粗样快速浓缩 (减少体积) 和稳定样品 (去除蛋白酶) 最适用层析技术: 离子交换/疏水层析 第二步：中度纯化。去除大部分杂质 最适用层析技术: 离子交换/疏水层析 第三步：精细纯化。达到最终纯度(去除聚合物,结构变异物) 最适用层析技术:凝焦过滤/离子交换/疏水层析/反相层析 4、高效纯化策略：在三步纯化蛋白质过程中，同时考虑到纯化的速度、载量、回收率及分辨率的纯化策略。 5、离子交换色谱：离子交换色谱中的固定相是一些带电荷的基团，这些带电基团通过静电相互作用与带相反电荷的离子结合。如果流动相中存在其他带相反电荷的离子，按照质量作用定律，这些离子将与结合在固定相上的反离子进行交换。固定相基团带正电荷的时候，其可交换离子为阴离子，这种离子交换剂为阴离子交换剂；固定相的带电基团带负电荷，可用来与流动相交换的离子就是阳离子，这种离子交换剂叫做阳离子交换剂。阴离子交换柱的功能团主要是－NH2，及－NH3 ：阳离子交换剂的功能团主要是－SO3H及－COOH。其中-NH3 离子交换柱及-SO3H离子交换剂属于强离子交换剂，它们在很广泛的pH范围内都有离子交换能力；-NH2及-COOH 离子交换柱属于弱离子交换剂，只有在一定的pH值范围内，才能有离子交换能力。离子交换色谱主要用于可电离化合物的分离，例如，氨基酸自动分析仪中的色谱柱，多肽的分离、蛋白质的分离，核苷酸、核苷和各种碱基的分离等。 6、吸附色谱：吸附色谱系色谱法之一种，利用固定相吸附中对物质分子吸附能力的差异实现对混合物的分离，吸附色谱的色谱过程是流动相分子与物质分子竞争固定相吸附中心的过程。洗脱次序∶一般为正相，即：极性低的先被洗脱。 7、PCR扩增：PCR技术（polymerase chain reaction）技术能把单个目的基因大量扩增，这个方法必须在已知基因序列或已知该基因所翻译的氨基酸序列。进而推断出因序列的情况下使用。PCR的每次扩增循环包括三步:1）变性,在高温下把双链靶DNA 拆开； 2）在较低的温度下使引物与靶DNA互补； 3）在中间温度下，在DNA多聚酶作用下，引物按模板DNA延长。典型的PCR包括30～50循环，如此重复循环，使被扩增的靶核苷酸以几何级数扩增。 8、基因组文库 基因文库是指整套由基因组DNA片段插入克隆载体获得的分子克隆这总和。 广义的基因文库指来于单个基因组的全部DNA克隆，理想情况下应含有这一基因组的全部DNA序列（遗传信息），这种基因文库常通过鸟枪法获得。 狭义的基因文库有基因组文库和cDNA文库之分。基因文库可用于研究基因的结构、功能和筛选基因工程的目的基因。 9、cDNA文库:以mRNA为模板，经反转录酶催化，在体外反转录成cDNA，与适当的载体（常用噬菌体或质粒载体）连接后转化受体菌，则每个细菌含有一段cDNA，并能繁殖扩增，这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA 文库。真核生物基因组DNA庞大，复杂度是mRNA和蛋白质的100倍左右，而且含有大量的重复序列，和不被表达的间隔子。这是从染色体DNA出发材料直接克隆目的基因的主要困难。而从mRNA出发的cDNA克隆比基因组克隆要简单得多。 10、基因芯片 基因芯片又叫DNA芯片（DNA chip)，DNA微阵列（DNA microarray), DNA集微芯片（DNA microchip）,寡核苷酸阵列（oligonucleotide array）。 是一种将核酸分子杂交原理与微电子技术相结合而形成的高新生物技术。 将靶标样品核酸或探针中的任一方按阵列形式固定在固相载体（硅片、尼龙膜、聚丙烯膜、硝酸纤维素膜、玻璃片等）上，另一方用荧光分子标记后，加样至微阵列上杂交，然后用荧光扫描或摄像技术记录，通过计算机软件分析处理，获得样品中大量的基因序列和表达信息。 11、基因敲除：基因敲除（gene knock out），又称基因打靶（gene targeting）,是指用外源的DNA与受体细胞基因组中顺序相同或非常相近的基因发生同源重组，整合至受体细胞基因组中并得以表达的一种外源DNA导入技术。对一个结构已知但功能未知的基因，从分子水平上设计实验，将该基因敲除，或用其他顺序相近基因取代，然后从整体观察实验动（植）物，推测相应基因的功能。 12、同源建模：是一种蛋白质结构预测方法，具体指是利用同同源蛋白质结构为模板来预测未知蛋白质的结构。同源性大于50％时，结果比较可靠；30～50％之间，其结果需要参考其它蛋白的信息。同源性小于30％时，人们一般采用折叠识别方法。同源性更小时，从无到有法更有效。 13、Gene：合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全部DNA（部分RNA病毒除外），即一个基因不仅包括编码蛋白质或RNA的核酸序列，还应包括为保证转录所必需的调控序列。 14.genome：细胞或生物体中，一套完整单体的遗传物质的总和，即某物种单倍体的总DNA。对于二倍体高等生物来说，其配子的DNA总和即一组基因组，二倍体有两份同源基因组。 15.Protein：生物体中广泛存在的一类生物大分子，由核酸编码的α氨基酸之间通过α氨基和α羧基形成的肽键连接而成的肽链，经翻译后加工而生成的具有特定立体结构的、有活性的大分子。 16.exon：外显子(expressed region)是真核生物基因的一部分，它在剪接(Splicing)后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质。 17.蛋白质组学研究的两条途径：一条是类似基因组学的研究，即力图"查清"人类大约3万到4万多基因编码的所有蛋白质，建立蛋白质组数据库，即组成蛋白质组学研究；另一条途径，则是着重于寻找和筛选引起2个样本之间的差异蛋白质谱产生的任何有意义的因素，揭示细胞生理和病理状态的进程与本质，对外界环境刺激的反应途径，以及细胞调控机制，同时获得对某些关键蛋白的定性和功能分析，即比较蛋白质组学研究。 18.组成蛋白质组学研究(结构蛋白质组学) 这是一种针对有基因组或转录组数据库的生物体或组织、细胞，建立其蛋白质或亚蛋白质组(或蛋白质表达谱)及其蛋白质组连锁群的一种全景式的蛋白组学研究，从而获得对有机体生命活动的全景式认识。 应该认识到，全基因组研究的发端和升温，是由于大规模基因组测序技术的实现和其后高通量的基因芯片技术的发展所推动的。而蛋白质组迄今还不具备相应的技术基础，且大规模的高通量DNA研究是建立在4种碱基及其配对性质的相对单一和简
蛋白质相互作用数据库和分析方法 1. 蛋白质相互作用的数据库 蛋白质相互作用数据库见下表所示： 数据库名 说明 网址 BIND 生物分子相互作用数据库 http://bind.ca/ DIP 蛋白质相互作用数据库 https://www.doczj.com/doc/535251369.html,/ IntAct 蛋白质相互作用数据库 https://www.doczj.com/doc/535251369.html,/intact/index.html InterDom 结构域相互作用数据库 https://www.doczj.com/doc/535251369.html,.sg/ MINT 生物分子相互作用数据库 http://mint.bio.uniroma2.it/mint/ STRING 蛋白质相互作用网络数据库 http://string.embl.de/ HPRD 人类蛋白质参考数据库 https://www.doczj.com/doc/535251369.html,/ HPID 人类蛋白质相互作用数据库 http://wilab.inha.ac.kr/hpid/ MPPI 脯乳动物相互作用数据库 http://fantom21.gsc.riken.go.jp/PPI/ biogrid 蛋白和遗传相互作用数据，主要来自于酵母、线虫、果蝇和人 https://www.doczj.com/doc/535251369.html,/ PDZbase 包含PDZ 结构域的蛋白质相互作用数据库 https://www.doczj.com/doc/535251369.html,/services/pdz/start Reactome 生物学通路的辅助知识库 https://www.doczj.com/doc/535251369.html,/ 2. 蛋白质相互作用的预测方法 蛋白质相互作用的预测方法很非常多，以下作了简单的介绍 1) 系统发生谱 这个方法基于如下假定：功能相关的(functionally related)基因，在一组完全测序的基因组中预期同时存在或不存在，这种存在或不存在的模式(pattern)被称作系统发育谱；如果两个基因，它们的序列没有同源性，但它们的系统发育谱一致或相似．可以推断它们在功能上是相关的。
蛋白质-蛋白质相互作用 蛋白质与蛋白质之间相互作用构成了细胞生化反应网络的一个主要组成部分，蛋白-蛋白互作网络与转录调控网络对调控细胞及其信号有重要意义。把原来spaces空间上的一篇蛋白质与蛋白质间相互作用研究方法转来，算是实验技巧分类目录的首篇。(另补充2：检测两种蛋白质之 间相互作用的实验方法比较) 一、酵母双杂交系统 酵母双杂交系统是当前广泛用于蛋白质相互作用组学研究的一种重要方法。其原理是当靶蛋白和诱饵蛋白特异结合后，诱饵蛋白结合于报道基因的启动子，启动报道基因在酵母细胞内的表达，如果检测到报道基因的表达产物，则说明两者之间有相互作用，反之则两者之间没有相互作用。将这种技术微量化、阵列化后则可用于大规模蛋白质之间相互作用的研究。在实际工作中，人们根据需要发展了单杂交系统、三杂交系统和反向杂交系统等。Angermayr等设计了一个SOS蛋白介导的双杂交系统。可以研究膜蛋白的功能，丰富了酵母双杂交系统的功能。此外，酵母双杂 交系统的作用也已扩展至对蛋白质的鉴定。 二、噬茵体展示技术 在编码噬菌体外壳蛋白基因上连接一单克隆抗体的DNA序列，当噬菌体生长时，表面就表达出相应的单抗，再将噬菌体过柱，柱上若含目的蛋白，就会与相应抗体特异性结合，这被称为噬菌体展示技术。此技术也主要用于研究蛋白质之间的相互作用，不仅有高通量及简便的特点，还具有直接得到基因、高选择性的筛选复杂混合物、在筛选过程中通过适当改变条件可以直接评价相互结合的特异性等优点。目前，用优化的噬菌体展示技术，已经展示了人和鼠的两种特殊细胞系的cDNA文库，并分离出了人上皮生长因子信号传导途径中的信号分子。 三、等离子共振技术 表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance，SPR)已成为蛋白质相互作用研究中的新手段。它的原理是利用一种纳米级的薄膜吸附上“诱饵蛋白”，当待测蛋白与诱饵蛋白结合后，薄膜的共振性质会发生改变，通过检测便可知这两种蛋白的结合情况。SPR技术的优点是不需标记物或染料，反应过程可实时监控。测定快速且安全，还可用于检测蛋白一核酸及其它生物大分子之间 的相互作用。 四、荧光能量转移技术
1.研究相互作用蛋白质组学的意义？ 答：①蛋白质很少单独发挥作用。在所有生物功能中，通常以蛋白质复合物的功能占主导地位。在所有的细胞中，蛋白质是最重要的组成部分，并且在大多数细胞功能中蛋白质之间的相互作用是最基本的。如基因转录、细胞周期控制、信号转导和调控等一些基本的过程都依赖于有着正常功能的蛋白质复合物。②对干扰蛋白质的合成或者扰乱蛋白复合物的组装经常会导致细胞功能失调，并且最终引发疾病。因此，在疾病的病理生理学研究方面对蛋白质之间相互作用的透彻研究已变得非常重要，由此也可以找到新的药物作用靶细胞。 由上述两点可知在全球范围内进行相互作用蛋白（即所谓的相互作用组）的研究，就对现代分子生物学显得尤为重要。 2.相互作用蛋白质组学的研究方法有哪些? 答：一般而言，相互作用蛋白质组学的研究方法包括遗传学方法和生物化学方法。 遗传学方法：①（PCA）蛋白质片段互补分析技术 ②（MYTH）膜酵母双杂交技术 ③（RET）共振能量传递技术 ④（LUMIER）发光标记哺乳动物相互作用组定位技术 ⑤（MAPPIT）哺乳动物蛋白质—蛋白质相互作用链和其变异技术 ⑥(Phage display)噬菌体展示技术 ⑦（Protein microarrays）蛋白质微阵列技术 生物化学方法：①免疫共沉淀法
②串联亲和纯化法 ③基于质谱分析的各种生化方法 3与传统蛋白质相互作用研究方法相比，相互作用蛋白质组学的优势在哪里？ 答：①（MYTH）膜酵母双杂交技术 ：不像传统的酵母双杂交系统，膜酵母双杂交系统不需要蛋白质的相互作用发生在细胞核内，因此某些细胞外蛋白和细胞膜受体蛋白等的研究就不受限制了。系统可以成功地应用于高通量和低通量形式，来确定完整膜和膜相关蛋白的相互作用，这些蛋白可来自不同种类的有机生物体中不同功能、结构和亚细胞定位。 ③（RET）共振能量传递技术：能够不改变相互蛋白质所依赖的生理环境，能够在生物体内便可对其进行实时生理监测。 ④（LUMIER）光标记哺乳动物相互作用组定位技术：LUMIER可以以自动化高通量的方式研究哺乳动物自然环境中的PPI，对今后哺乳动物的信号转导通路的研究是不可或缺的。 ⑤（MAPPIT）哺乳动物蛋白质—蛋白质相互作用链和其变异技术 ：MAPPIT在发现新药物和药物作用靶位的分析的中有重要价值。 ⑥（Phage display）噬菌体展示技术：特别适用于快速筛查和优化分子间的相互作用，使其成为药物开发的重要工具。 ⑦（protein microarrays）蛋白质阵列：检测快速、简便易行、样本用量少、可进行高通量分析, 具有高度并行性、多样性、微型化和
蛋白质组学及其主要技术 朱红1 周海涛2 (综述) 何春涤1, (审校) (1.中国医科大学附属第一医院皮肤科,辽宁沈阳110001； 2.北京大学深圳医院核医学 科，广东深圳518036) 【摘要】蛋白质组是指一种细胞、组织或有机体所表达的全部蛋白质。蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象的新兴学科，近年来发展迅速，已成为后基因组时代的研究热点。目前，蛋白质组学研究技术主要包括：样品的制备和蛋白质的分离、蛋白质检测与图像分析、蛋白质鉴定及信息查询。本文就蛋白质组学概念及主要技术进行综述。 【关键词】蛋白质组，蛋白质组学 1蛋白质组学的概念 随着人类基因组测序计划的完成，人们对生命科学的研究重点由结构基因组转向功能基因组，1994年Wilkins和Williams首先提出蛋白质组一词[1]，蛋白质组是指一种细胞、组织或有机体所表达的全部蛋白质。从基因到蛋白质存在转录水平、翻译水平及翻译后水平的调控，组织中mRNA丰度与蛋白质丰度不完全符合[2]。蛋白质复杂的翻译后修饰、蛋白质的亚细胞定位或迁移、蛋白质-蛋白质相互作用等也无法从DNA／mRNA水平来判断。因此，只有将功能基因组学与蛋白质组学相结合，才能精确阐明生命的生理及病理机制。 蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象，对组织、细胞的整体蛋白进行检测，包括蛋白质表达水平、氨基酸序列、翻译后加工和蛋白质的相互作用,在蛋白质水平上了解细胞各项功能、各种生理、生化过程及疾病的病理过程等[3,4]。蛋白质组学有两种研究策略。一种是高通量研究技术，把生物体内所有的蛋白质作为对象进行研究，并建立蛋白质数据库，从大规模、系统性的角度来看待蛋白质组学，更符合蛋白质组学的本质。但是，由于剪切变异和翻译后修饰，蛋白质数量极其庞大，且表达随空间和时间不断变化，所以分析生物体内所有的蛋白质是一个耗时费力，难以实现的理想目标。另一种策略是研究不同状态或不同时期细胞或组织蛋白质组成的变化，主要目标是研究有差异蛋白质及其功能，如正常组织与肿瘤组织间的差异蛋白质，寻找肿瘤等疾病标记物并为其诊断治疗提供依据。 2蛋白质组学的常用技术 2.1样品的制备和蛋白质的分离技术 2.1.1样品的制备样品制备包括细胞裂解与蛋白质溶解，以及去除核酸等非蛋白质成分。 激光捕获显微切割(Laser-captured microdissection, LCM)[5]技术可大量获得足够用于蛋白质组学研究的单一细胞成分，避免其他蛋白成分对电泳结果的干扰。尤其是肿瘤的蛋白质组学研究常用LCM技术来获取单一的肿瘤细胞。 2.1.2蛋白质的分离技术 ①双向凝胶电泳(Two-dimensional electrophoresis, 2-DE)：双向电泳方法于 l975年由O'Farrell[6]首先提出，根据蛋白质等电点和分子量的差异，连续进行成垂直方向的两次电泳将其分离。 第一向为等电聚焦(Isoelectric focusing,IEF)电泳，其基本原理是利用蛋白质分子的等电点不同进行蛋白质的分离。较早出现的IEF是载体两性电解质pH梯度，即在电场中通过两性缓冲离子建立pH梯度；20世纪80年代初建立起来的固相pH梯度(Immobilized pH gradients，IPG)IEF，是利用一系列具有弱酸或弱碱性质的丙烯酰胺衍生物形成pH梯度并参与丙烯酰胺的共价聚合，形成固定的、不随环境电场条件变化的pH梯度。IPG胶实验的重复
一、检测蛋白质与蛋白质相互作用 ① FRET技术（in vivo） FRET，Fluorescence resonance energy transfer，即荧光共振能量转移技术。该技术的原理是用一种波长的光激发某种荧光蛋白后，它释放的荧光刚好又能激发另一种荧光蛋白，使其释放另一波长的荧光，如下图所示： 以下图为例，若要利用FRET检测两种蛋白是否有相互作用，需将两种蛋白的基因分别与这两种荧光蛋白的基因融合，并在细胞内表达出两种融合蛋白。然后只需用紫外光对CFP进行激发，并检测GFP是否放出绿色荧光。如果能检测到绿色荧光，那么可以说明这两种蛋白可能有相互作用；反之，则是这两种蛋白没有相互作用。 ②酵母双、三杂交技术（in vivo） 酵母双杂交系统主要用于考察两种蛋白是否有相互作用，其原理是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，即AD和BD。这些转录因子只有同时具有这两个结构域时才能起始转录。由此，设计不同的两个载体，一个含有AD基因（假设为A载体），另一个含有BD基因（假设为B载体）。 一般将一个已知蛋白的基因连在B载体上，作为诱饵(Bait)，将未知蛋白的基因连在A载体上，将这两个载体都转到特定的酵母细胞内，看未知蛋白与已知蛋白是否有相互作用。如果两者有相互作用，那么就可以启动报告基因的转录，从而使这个酵母细胞能在选择培养基上显现出来或者生存下来；如果两者无相互作用，那么报告基因就无法表达，那么这个酵母细胞就无法在择培养基上显现出来或者生存下来，如下图所示：
由于酵母双杂交系统不能鉴定膜蛋白间的相互作用，因此又发展出了分离泛素酵母双杂交系统。该系统的原理如下图所示： 如图所示，将泛素蛋白拆分为两个片段，即C端段(Cub)和N端段(NubG)，并在C端段的N端接上一个LexA-VP16转录因子，此时它并不能激活基因转录（因为它被限制在了C端段上，不能进入细胞核发挥作用）。 将该C端段连到一个膜蛋白上，将N端段连接到另一个膜蛋白上。若两个膜蛋白有相互作用，那么两个膜蛋白在相互靠近时会使泛素蛋白的N端段和C端段靠近结合，形成一个完整的泛素蛋白。此时泛素蛋白酶体会将这一段被泛素标记的片段降解，那么连接C端段的LexA-VP16转录因子掉落，即可进入细胞核启动标记基因的表达。 酵母三杂交的原理与双杂交一样，只是它研究的是两个蛋白和第三个成分间的相互作用，通过第三个成分使两个蛋白相互靠近。第三个成分可以是：蛋白、RNA或小分子，如下图所示： 如上图所示，在加入第三种成分前，蛋白X与蛋白Y之间并无直接相互作用，因此无法使BD和AD靠近，报告基因不能表达；当加入第三种成分后，蛋白X与蛋白Y的距离被拉近，BD和AD靠近，报告基因表达，从而可以被检测到。 ③ Pulldown技术（in vitro） Pulldown，即蛋白沉降技术，它是建立在蛋白质亲和层析的基础上的一种检测蛋白质间相互作用的分析方法。亲和层析的原理如下图所示，不同蛋白对配体的亲和程度不同，因此可以先将非特异结合的蛋白用低浓度缓冲液给清洗出去，只剩目的蛋白与层析柱结合，然后再用洗脱液将目的蛋白洗脱下来，达到纯化目的蛋白的作用。
?技术与方法? 生物技术通报 B I O TECHNOLO G Y BULL ET I N 2006年增刊 蛋白质相互作用研究方法及其应用 王海波 安学丽 张艳贞 王爱丽 李巧云 晏月明 (首都师范大学生命科学学院,北京 100037) 摘 要: 过去10年来,蛋白质组学得到迅速发展,蛋白质间的相互作用作为蛋白质组学的重要内容,更是成为国内外竞相研究的重点,研究方法的快速发展为蛋白质间相互作用的研究奠定了坚实基础。着重就经典的噬菌体展示、酵母双杂交以及新近发展起来的串联亲和纯化、荧光共振能量转移技术和表面等离子共振等蛋白质相互作用研究方法的原理及应用作一综述并展望其发展前景。 关键词: P DT Y2H T AP FPET SPR Approaches and Appli cati ons of Protei n 2Protei n I nteracti on Studi es W ang Haibo An Xueli Zhang Yanzhen W ang A ili L i Q iaoyun Yan Yue m ing (College of L ife Science,Capital N or m al U niversity,B eijing 100037) Ab s tra c t: W ith the fulfill of HGP (Hu man genom ic p r oject ),the study t op r otein is s p ring up.Pr otein -p r otein in 2 teracti on is one of i m portant subjects of Pr oteom ic,it is i m p licated in every cellular p r ocesses .Now many methods have de 2vel oped t o identify and characterize p r otein 2p r otein interacti ons .The main content of this paper is describe both classical and es pecially recent methods t o study p r otein 2p r otein interacti ons such as Yeast t w o 2hybrid syste m (Y2H ),Tande m affinity pur 2ificati on (T AP ),Fluorescence res onance energy transfer (FRET )and Surface p las mon res onance (SPR ),fr om the p rinci p le t o p r ocess of these technol ogies,s ome ne w achieve ment obtained by these methods als o intr oduced . Key wo rd s: P DT Y2H T AP FPET SPR 作者简介:王海波,硕士研究生,首都师范大学生命科学学院608实验室 通讯作者:晏月明,Tel:010*********;E 2mail:yany m2004@https://www.doczj.com/doc/535251369.html, 随着生命现象的研究逐渐由获取基因序列信息转向研究基因功能,一门新的学科———蛋白质组学应运而生。蛋白质组是一个在空间和时间上动态变化的整体,其功能往往是通过蛋白质之间或与核酸之间相互作用而表现出来的,这种相互作用存在于机体每个细胞的生命活动过程中,相互交叉形成网络,构成细胞中一系列重要生理活动的基础。因此,对于蛋白质相互作用的研究就成为蛋白质组学中最主要研究内容之一,迄今已发展了包括经典的噬菌体展示技术、酵母双杂交系统以及新近发展并广泛应用的串联亲和纯化和荧光共振能量转移技术、表面等离子共振技术等多种有效的研究蛋白质间相互作用的高通量分析方法,为蛋白质组学的发展奠定了坚实的基础。 1 噬菌体展示技术(P DT ) 大肠杆菌丝状噬菌体包括f1、fd 和M13,它们只感染含F 因子的大肠杆菌。1985年,美国M iss ouri 大学S m ith 博士等人 [1] 将R I 核酸内切酶基因片段 连接到丝状噬菌体fd 编码次要外壳蛋白的基因Ⅲ中,成功地得到了在外壳蛋白中融合表达了酶分子的噬菌体颗粒。后经验证,该噬菌体能被Eco R Ⅰ核酸内切酶抗体有效中和,说明展示在噬菌体外壳表面的酶分子具有与天然酶分子相同或极其相近的构象和活性,这一试验的成功标志着噬菌体展示技术(Phage dis p lay techniques,P DT )的诞生。 噬菌体展示技术是在噬菌体展示肽库建立之后才开始广泛应用到蛋白质相互作用研究的。1990年Scott 等人 [2] 利用噬菌体展示技术构建了随机多
研究蛋白质的相互作用的方法 一、酵母双杂交系统 酵母双杂交系统是当前广泛用于蛋白质相互作用组学研究的一种重要方法。其原理是当靶蛋白和诱饵蛋白特异结合后，诱饵蛋白结合于报道基因的启动子，启动报道基因在酵母细胞内的表达，如果检测到报道基因的表达产物，则说明两者之间有相互作用，反之则两者之间没有相互作用。将这种技术微量化、阵列化后则可用于大规模蛋白质之间相互作用的研究。在实际工作中，人们根据需要发展了单杂交系统、三杂交系统和反向杂交系统等。Angermayr等设计了一个SOS蛋白介导的双杂交系统。可以研究膜蛋白的功能，丰富了酵母双杂交系统的功能。此外，酵母双杂交系统的作用也已扩展至对蛋白质的鉴定。 二、噬茵体展示技术 在编码噬菌体外壳蛋白基因上连接一单克隆抗体的DNA序列，当噬菌体生长时，表面就表达出相应的单抗，再将噬菌体过柱，柱上若含目的蛋白，就会与相应抗体特异性结合，这被称为噬菌体展示技术。此技术也主要用于研究蛋白质之间的相互作用，不仅有高通量及简便的特点，还具有直接得到基因、高选择性的筛选复杂混合物、在筛选过程中通过适当改变条件可以直接评价相互结合的特异性等优点。目前，用优化的噬菌体展示技术，已经展示了人和鼠的两种特殊细胞系的cDNA文库，并分离出了人上皮生长因子信号传导途径中的信号分子。 三、等离子共振技术 表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance，SPR)已成为蛋白质相互作用研究中的新手段。它的原理是利用一种纳米级的薄膜吸附 上“诱饵蛋白”，当待测蛋白与诱饵蛋白结合后，薄膜的共振性质会发生改变，通过检测便可知这两种蛋白的结合情况。SPR技术的优点是不需标记物或染料，反应过程可实时监控。测定快速且安全，还可用于检测蛋白一核酸及其它生物大分子之间的相互作用。 四、荧光能量转移技术 荧光共振能量转移（FRET ）广泛用于研究分子间的距离及其相互作用;与荧光显微镜结合，可定量获取有关生物活体内蛋白质、脂类、DNA 和RNA 的时空信息。随着绿色荧光蛋白（GFP）的发展，FRET 荧光显微镜有可能实时测量活体细胞内分子的动态性质。提出了一种定量测量FRET 效率以及供体与受体间距离的简单方法，仅需使用一组滤光片和测量一个比值，利用供体和受体的发射谱消除光谱间的串扰。该方法简单快速，可实时定量测量FRET 的效率和供体与受体间的距离，尤其适用于基于GFP 的供体受体对。 五、抗体与蛋白质阵列技术
蛋白质组学复习重点 1.名词解释(掌握名词的中英文) 1、蛋白质组（proteome)是指一个基因组、一种细胞或组织表达的所有蛋白质。 2、蛋白质组学 Proteomic 蛋白质组学是通过大规模研究蛋白的表达水平变化、翻译后修饰、蛋白质与蛋白质之间的相互作用，以获取蛋白质水平上疾病变化、细胞进程及蛋白质网络相互作用的整体综合信息的科学研究，是生命科学研究的热点领域之一。 3、电喷雾电离（Electrospray Ionization，ESI） 电喷雾离子化是在质谱系统离子源毛细管的出口处施加一 高电压，所产生的高电场使从毛细管流出的液体雾化成细小的带电液滴，随着溶剂蒸发，液滴表面的电荷强度逐渐增大，最后液滴崩解为大量带一个或多个电荷的离子，致使分析物以单电荷或多电荷离子的形式进入气相。 4、噬菌体展示技术 (phage display technology) 一种将外源蛋白或多肽的DNA序列插入到噬菌体外壳蛋白 结构基因的适当位置，使外源基因随外壳蛋白的表达而表达，同时，外源蛋白随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面的生物技术。 5、双向电泳（two-dimensional electrophoresis,2-DE） 指的是按照蛋白质的两个性质即“等电点”和“分子量”进行二维电泳分离。过程主要是先进行等电聚焦电泳，按照等电点分离，然后再进行SDS-PAGE，按照分子大小分离，经染色得到的电泳图是个二维分布的蛋白质图。 6、等电点（isoelectric point） 在某一pH的溶液中，氨基酸或蛋白质解离成阳离子和阴离子的趋势或程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的pH 称为该氨基酸或蛋白质的等电点。 7、质谱分析（mass spectrometry，MS） MS是在高真空系统中测定样品的分子离子及碎片离子质量，以确定样品相对分子质量及分子结构的方法。 8、生物信息学（bioinformatics） 生物信息学是综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具，来阐明和理解大量数据所包含的生物学意义的新兴交叉学科，包含了生物信息的获取、处理、存储、发布、分析和解释等在内的所有方面。 9、酵母双杂交（Yeast two hybrid） 酵母双杂交系统是将待研究的两种蛋白质的基因分别克隆 到酵母表达质粒的转录激活因子（如GAL4等）的DNA结合结构 域基因和转录激活因子（如GAL4等）激活结构域基因，构建成 融合表达载体，从表达产物分析两种蛋白质相互作用的系统。10、肽指纹图谱（Peptide mass fingerprinting） 理论上每个蛋白消化后有不同的肽段，这些肽段的质量（分子量）就是这个蛋白的肽指纹图谱。用质谱可以检测出其中所有肽段的质量，然后将这些质量与数据库中所有蛋白指纹进行匹配，就可确定一种未知蛋白。 11、表面等离子共振（surface plasmon resonance，SPR） 表面等离子共振（SPR）是一种物理现象，当入射光以临界角入射到两种不同折射率的介质界面（比如玻璃表面的金或银镀层）时，可引起金属自由电子的共振，由于电子吸收了光能量，从而使反射光在一定角度内大大减弱。其中，使反射光在一定角度内完全消失的入射角称为SPR角。SPR随表面折射率的变化而 变化，而折射率的变化又和结合在金属表面的生物分子质量成正比。因此可以通过获取生物反应过程中SPR角的动态变化，得 到生物分子之间相互作用的特异性信号。 2.简答题 1、please describe the principles of some kinds of protein post-translational modification? 蛋白翻译后修饰 磷酸化(phosphorylation)：指由蛋白质激酶催化的把ATP 或GTP γ位的磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基上的过程， 是生物体内一种普遍的调节方式。 糖基化 (glycosylation)：指在酶的控制下，蛋白质附加上糖类的过程，发生于内质网。在糖基转移酶作用下将糖转移至蛋白质，和蛋白质上的氨基酸残基形成糖苷键。 甲基化(methylation)：一般都是指精氨酸或赖氨酸在蛋白质序列中的甲基化。典型的甲基化发生在染色质组蛋白上。 乙酰化(acetylation)：指在乙酰基转移酶的作用下，在蛋白质赖氨酸残基上添加乙酰基的过程，是细胞控制基因表达，蛋白质活性或生理过程的一种机制。 泛素化(ubiquitination)：泛素（一类低分子量的蛋白质）分子在一系列特殊的酶作用下，将细胞内的蛋白质分类，从中选出靶蛋白分子，并对靶蛋白进行特异性修饰（主要是降解）的过程。 2、Please describe the concept of ITRAQ. Isobaric tag for relative and absolute quantitation.相对和绝对定量的同位 素标记 是定量蛋白质组学常用的高通量筛选技术，利用多种同位素试剂标记蛋白多肽N末端或赖氨酸侧链基团，经高精度质谱仪串联分析，可同时比较多达8种样品之间的蛋白表达量。 3、双向电泳基本流程 蛋白质样品的制备：来源于固体组织或培养的细胞，进行细胞裂解及蛋白质变性。 第一向：蛋白质样品上样，进行等电聚焦分离， 第二向：制备凝胶；垂直板SDS-PAGE电泳 考马斯蓝染色或者银染染色、扫描、挖点 4、液相芯片系统与ELISA方法相比较的优点? 灵活性好，可适用于各种蛋白质分析，可以接受实验室已有的实验方案，使用者可以自行设计分析方案，也可使用成套试剂盒。 通量大，可对同一样本中的多种不同目的分子同时进行分析；在35-60分钟内可对96个不同样本进行检测 液相环境更有利于保持蛋白质的天然构象，也更有利于探针和被检测物的反应 灵敏度高，信噪比好，只需要微量的样品即可进行检测 操作简便，耗时短，成本低 5、噬菌体展示实验的设计流程 将多肽或蛋白质的编码基因或目的基因片段克隆入噬菌体 外壳蛋白结构基因的适当位置，在阅读框正确且不影响其他外壳蛋白正常功能的情况下，使外源多肽或蛋白与外壳蛋白融合表达，融合蛋白随子代噬菌体的重新组装而展示在噬菌体表面。 肽库与固相上的靶蛋白分子一起孵育，洗去未结合的游离噬菌体 洗脱下与靶分子结合吸附的噬菌体，洗脱的噬菌体感染宿主细胞后经繁殖扩增，进行下一轮洗脱，经过3轮～5轮的“吸附-洗脱-扩增”后，与靶分子特异结合的噬菌体得到高度富集。 6、酵母双杂交的基本原理及应用? 原理：利用杂交基因激活报道基因的表达，从而探测蛋白-蛋白的相互作用； 应用：用于发现新的蛋白质和蛋白质新功能 在细胞体内研究抗原和抗体的相互作用 利用酵母双杂交筛选药物的作用位点以及药物对蛋白质之 间相互作用的影响 利用酵母双杂交建立基因组蛋白连锁图 7、简述蛋白质组学的基本概念及其研究内容? 蛋白质组是指一个基因组、一种细胞或组织表达的所有蛋白质，而蛋白质组学是通过大规模研究蛋白的表达水平变化、翻译后修饰、蛋白质与蛋白质之间的相互作用，以获取蛋白质水平上疾病变化、细胞进程及蛋白质网络相互作用的整体综合信息的科学研究，是生命科学研究的热点领域之一。 8、简述蛋白质组信息学的主要研究内容? 蛋白质序列与结构信息学：利用蛋白质组信息学数据库，将获得的蛋白序列通过序列比对，可以获得相应的结构信息，进而推测其功能或者鉴定其是否为蛋白质家族的新成员。 蛋白质相互作用信息学：蛋白质相互作用网络的研究、蛋白质相互作用方法学的研究、蛋白质相互作用模拟的研究等。