蛋白质互作技术研究进展

第２４卷第１期　２０１２年１月　肝胆胰外科杂志　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｅｐａｔ０ｐａｎｃｒｅａｔｏｂｉｌｉａｒｖ　Ｓｕｒｇｅｒｙ　Ｖｏ１．２４　Ｎｏ．１　Ｊａｎ．２０１２　基于蛋白质组学技术的胆汁蛋白研究进展　张殿彩　，蔡端　（１．南京医科大学第一附属医院普外科，江苏南京２１００２９；２．复旦大学附属华山医院普外科，上海　２０００４０）　『摘要１　随着人类基因组计划的完成，蛋白质组学成为生物医学研究的热点，双向凝胶电泳、质谱技术及　生物信息学是蛋白质组学研究的三大支柱。本文综述了运用蛋白质组学技术对胆汁中蛋白质研究的三个发　展阶段、已成功鉴定的蛋白质及其在成石中的作用分类，从而为胆石症的防治提供一定的依据。　『关键词１蛋白质组学；胆固醇结石；胆汁蛋白；综述　‘　『中图分类号１　Ｒ６５７．４　ｆ文献标识码１　Ａ　『文章编号１　１００７－１９５４（２０１２）０１—００８３—０３　人类基因组序列的破译历史性地引导科研工作者们将研　究的战略重点从结构基因组学转向功能基因组学，而蛋白质　组学正是作为功能基因组研究的重要支柱在２０世纪９０年代中　期应运而生　。蛋白质组学诞生以来蓬勃发展，现已渗入生　命科学研究中的一系列热点领域，使人们从组织、细胞或体　液蛋白质整体水平这一全新角度来阐述疾病成为可能　】。　１蛋白质组学研究技术　双向凝胶电泳（ｔｗｏ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｇｅｌ—ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ，２一ＤＥ）、　质谱技术及生物信息学是蛋白质组学研究的三大支柱。其核　心技术２－ＤＥ于１９７５年由Ｏ。Ｆａｒｒｅｌ等　建立，第一向根据蛋白　质等电点进行等电聚焦，第二向依据分子量不同进行聚丙烯　酰胺凝胶垂直电泳，最多可同时分离万余种蛋白。２０世纪８０　年代固相化ｏＨ梯度凝胶的应用改善了２－ＤＥ的重复性和上样　量，这一技术突破使蛋白质组研究获得飞速发展。２－ＤＥ尚存　在亟需改进问题如疏水性蛋白、高分子量蛋白、极酸和极碱　性蛋白的表达谱原型建立。　８０年代后期出现的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱　和电喷雾电离质谱是蛋白质组学发展中重要的技术突破，具　有高通量、高灵敏度、高效、微量鉴定蛋白质等特点。其基　本原理是样品分子离子化后，根据不同离子荷质比差异来分　离并确定蛋白质的分子量。　生物信息学则是随着人类基因组计划、计算机技术及网　络技术的发展而诞生的一门新兴学科，在蛋白质组研究中有　两个重要应用：一是分析和构建双向凝胶电泳图谱，二是搜　索与构建蛋白质组数据库。　近年，蛋白质组学研究技术又有了许多进展，如多维色　ｔＫ＇￣１３期：２０１１－０９－２８　基金项目：国家自然科学基金资助项目（３Ｏ９ｏ１４４３，３０７７２１１１）；江苏省医　学重点学科（Ⅺ　Ｄ∞０３１开放课题项目（Ⅺ０。Ｂ　Ｘ）０９０４）。　作者简介：张殿彩（１９７６一），江苏兴化＾，主治医师，讲师，博士。　通讯作者：蔡端，博姓　币＇主任圆佩教授，Ｅ—ｍａｉｌ：ｔｅａｓｅ＠ｓ０ｈｕ．ｃｏｍ。　一８３一　・文献综述・　谱一质谱联用、激光捕获微分离、酵母双杂交、噬菌体展示、　同位素亲和标签等新技术，可用于大规模蛋白质分离与鉴定、　定量蛋白质组学研究和蛋白质一蛋白质相互作用研究　。　２胆汁中蛋白质的研究　基于传统生化技术对蛋白质研究已有逾百年历史，但都　以某一个或一类蛋白质复合物为对象，直至１９７５年双向凝胶　电泳技术问世，从整体上对一个细胞、组织甚或一种生物的　全部蛋白质进行系统分析研究的想法才得以萌生　】。　既往学者们对胆汁蛋白质的分析工作包括三方面：肝胆　汁、胆囊胆汁及胆石中蛋白质。胆汁蛋白质组是一个特殊蛋　白质组，其成分异常复杂，蛋白可来源于血浆蛋白从肝窦渗　漏至胆小管内、肝细胞的分泌、胆系内上皮细胞排泌、微生　物的代谢产物及其它蛋白通过特殊转运机制进入胆汁等。运　用蛋白质组学技术对胆汁中蛋白质进行研究可以分为三个相　互交错发展阶段。　２．１第一阶段（２０世纪６Ｏ年代至９０年代）——一相电泳的　运用　此阶段最早可追溯至１９５６年，Ｄｉｅｔｒｉｃｈ等通过纸电泳　发现肝胆汁中对应于血清白蛋白和其他四种球蛋白的五种蛋　白质。Ｖｅｒｓｅｈｕｒｅ和Ｍｉｉｎｌｉｅｆｆ利用自由电泳技术研究了病理性　和正常胆囊胆汁，结果发现了一个由胆红素、胆固醇、胆盐　和卵磷脂组成的脂类一蛋白质复合体。１９６３年，ＲｕＳＳｅｌ和　Ｂｕｒｎｅｔｔ利用免疫电泳结合扩散沉淀技术证实了在正常和病理　性肝胆汁中存在和血浆中相同的白蛋白和免疫球蛋白。１９７４　年，Ｋｉｍ等通过肝胆汁等电聚焦电泳鉴定出淀粉酶的三种异　构体。同年Ｋａｔｓｕｋｉ等利用免疫电泳和其它电泳技术研究胆汁　蛋白与胆结石发病机制的关系，首先提出了胆汁中蛋白质在　胆石形成过程中可能是抑制剂或促进剂。１９８０年，Ｔａｎｄｏｎ等　发现胆色素结石中６０％蛋白质是血清白蛋白，而胆固醇结　石中的白蛋白含量仅占５％。１９８５年，Ｍｕｌｌｏｃｋ等　利用免疫电　泳、火箭电泳和放免分析法分析肝胆汁蛋白，结果发现其蛋　白质主要通过“筛选机制（ｓｉｅｖｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）”由血浆蛋白　

蛋白质相互作用的主要研究方法

细胞接受外源或是内源的信号，通过其特有的信号途径，调节其基因的表达，以保持其生物学特性。在这个过程中，蛋白质占有很重要的地位，它可以调控, 介导细胞的许多生物学活性。虽然有一些蛋白质可以以单体的形式发挥作用，但是大部分的蛋白质都是和伴侣分子一起作用或是与其他蛋白质形成复合物来发挥作用的。因此，为了更好地理解细胞的生物学活性，必须很好地理解蛋白质单体和复合物的功能，这就会涉及到蛋白质相互作用的研究。在现代分子生物学中，蛋白质相互作用的研究占有非常重要的地位。

研究蛋白质相互作用时要根据不同的实验目的及条件选择不同的实施策略。研究已知蛋白间的相互作用人们关注的是蛋白间能否发生结合，实验本身更趋向于验证性，因此，应选择操作性强、可信度高、接近生理条件的技术方法，尽量减少实验本身带来的假阴性或假阳性。蛋白质相互作用方面的研究方法主要有免疫共沉淀、Far Western blotting、生物信息学、酵母双杂交系统、噬菌体展示、表面等离子共振、荧光能量转移等几种。

1 免疫共沉淀

免疫共沉淀（Co-Immunoprecipitation）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。是确定两种蛋白质在完整细胞内生理性相互作用的有效方法。 其基本原理是:细胞裂解液中加入抗体，与抗原形成特异免疫复合物，经过洗脱，收集免疫复合物，然后进行SDS-PAGE及Western

blotting分析。免疫共沉淀既可以用于检验已知的两个蛋白质在体内的相互作用，也可以找出未知的蛋白质相互作用，不管是两者的哪个，其原则都是一样的，都需要用特异性的抗体与其中的一种蛋白质结合，之后通过蛋白质A或蛋白质G琼脂糖微珠将复合物沉淀下来，然后用SDS-PAGE鉴定。免疫共沉淀中设置正确的对照非常重要，因为该方法可能出现假阳性的概率比较高，设置的对照包括：在对照组中使用对照抗体，以缺失目的蛋白的细胞系作为阴性对照等等。

西部医学２００７年１１月第１９卷第６期Ｍｅｄ　Ｊ　Ｗｅｓｔ　Ｃｈｉｎａ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　２００７，Ｖｏ１．１９，Ｎｏ．６　

蛋白质转导技术的应用及研究进展　

李治昊　，高梅　，叶珊。，赵京卉。综述　甘友清　审校　（１．成都中医药大学峨眉学院，四川峨嵋６１４２０１；２．四川大学华西医学中心基础与法医学院）　

【摘要】生物膜的脂质双分子层对极性强的蛋白质、ＤＮＡ及高分子复合物是一个有力的屏障，使用具有临床应用　价值的蛋白质等都必须克服这个障碍　研究发现，一些蛋白质上具有蛋白质转导区（ＰＴＤ）的小片段，能够有效地通过生　物膜，几乎进入所有细胞。以ＰＴＤ为载体，已成功地携带多种物质进入细胞或进入机体的组织器官。蛋白质转导在运送　蛋白质、寡核苷酸、特异性杀伤肿瘤细胞、神经退行性疾病等方面具有巨大的潜力。　【关键词】ＰＴＤ；穿膜；　机制；　蛋白质转导　【中图分类号】Ｑ５１　【文献标示码】Ａ　【文章编号】　１６７２—３５１１（２００７）０６—１１９１－０３　

蛋白质转导结构域（Ｐｒｏｔｅｉｎ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ　

Ｄｏｍａｉｎ，ＰＴＤ）指一类能携带其他生物大分子穿过多　

种哺乳动物细胞膜的短肽，又称为细胞穿膜肽（Ｃｅｌｌ—　

Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ　Ｐｅｐｔｉｄｅｓ，ＣＰＰ）。由ＰＴＤ介导的蛋白跨膜　

运动成为转导Ｌ１］。ＰＴＤ的发现始于１９８８年，Ｇｒｅｅｎ和　

Ｆｒａｎｋｅｌ证实人免疫缺陷病毒（ＨＩＶ）一１的反式激活蛋　

白ＴＡＴ能跨膜转运到细胞质和细胞核内［２　］。进一步　

研究发现，全长８６个氨基酸残基的ＴＡＴ蛋白中的第　

４９～５７位残基序列即为ＴＡＴ穿膜的功能序列。目前　

还发现ＡＮＴＰ、ＶＰ２２和ｈＣｌｏｃｋ三种蛋白中具有转导　功能的结构域。ＡＮＴＰ是果蝇同源异型转录因子，　

ＶＰ２２是单纯疱疹病毒（ＨＳＶ一１）ＶＰ２２蛋白转录因子，　

ｈＣｌｏｃｋ是人近日钟蛋白。ＶＰ２２的２６７～３００残基，　ＡＮＴＰ的第三个ｄ螺旋（４３～５８残基），ｈＣｌｏｃｋ的　

生物信息学中蛋白质互作网络分析与预测技术研究

第一章：蛋白质互作网络简介

生物体内的生物活动往往涉及到蛋白质之间的相互作用。蛋白质互作网络是由相互作用的蛋白质构成的复杂网络结构，了解蛋白质互作网络对于理解生物体的生物过程和疾病机制具有重要意义。蛋白质互作网络分析和预测技术是生物信息学领域中的热门研究方向。

第二章：蛋白质互作网络分析方法

蛋白质互作网络分析的目标是从大量的实验数据和生物数据库中，识别和理解蛋白质之间的相互作用关系。常用的蛋白质互作网络分析方法包括基于实验验证的方法和计算预测的方法。基于实验验证的方法包括酵母双杂交、共免疫沉淀和质谱等技术，可以直接测量蛋白质之间的相互作用。计算预测的方法则利用生物信息学技术，通过分析蛋白质的序列、结构和功能等信息，预测蛋白质之间的相互作用关系。

第三章：蛋白质互作网络的生物学意义

蛋白质互作网络在生物学中扮演着重要的角色。它可以帮助我们理解蛋白质相互作用的规律和机制，揭示蛋白质在生物体内的功能和调控网络。通过研究蛋白质互作网络，我们可以发现新的药物靶点，开发新的药物和治疗方法，促进生物医药领域的发展。

第四章：蛋白质互作网络的预测方法

蛋白质互作网络的预测是一个复杂且具有挑战性的问题。针对这个问题，研究者们提出了许多预测方法，包括基于机器学习和深度学习的方法、基于相似性的方法和基于结构信息的方法等。这些方法通过分析蛋白质的物理特性、结构域和功能模块等信息，预测蛋白质之间的相互作用关系，为生物学研究提供重要的参考。

第五章：蛋白质互作网络在疾病研究中的应用

蛋白质互作网络可以帮助理解和研究与疾病相关的蛋白质相互作用。许多疾病的发生和发展与蛋白质的异常相互作用有关，通过分析蛋白质互作网络可以发现与疾病相关的重要蛋白质和通路。这些研究对于疾病的诊断、治疗和预防具有重要的意义。

第六章：蛋白质互作网络预测技术的发展趋势

随着生物信息学和计算机科学的进步，蛋白质互作网络预测技术也不断发展。未来的研究重点可能集中在数据集的建立和整合、算法的改进和优化以及技术的应用和转化等方面。同时，结合其他生物信息学技术，如基因组学和转录组学等，开展更加综合和深入的研究，将会进一步推动蛋白质互作网络分析和预测技术的发展。 结论：蛋白质互作网络分析和预测技术在生物信息学中具有重要意义。通过分析蛋白质互作网络，我们可以深入了解蛋白质之间的相互作用关系，揭示生物体内的功能调控和疾病机制。随着技术的不断发展，蛋白质互作网络的研究将会为生物医药领域的发展提供更多的理论基础和应用价值。