蛋白质相互作用技术

双分子荧光互补技术及其在蛋白质相互作用研究中的应用进展

双分子荧光互补技术及其在蛋白质相互作用研究中的应用进展 【摘要】 双分子荧光互补（bimolecular fluorescence

complementation，BiFC）是指两个不发光的荧光蛋白互补片段在与其融合的蛋白质的相互作用驱动下重新组装形成荧光复合物，恢复荧光特性。

基于双分子荧光互补原理的相关技术在多种不同类型的蛋白质相互作用研究中得到越来越广泛的应用。

我们对双分子荧光互补技术的原理、特性、应用现状、面临的问题及应用前景进行了概述。

【关键词】 双分子荧光互补（BiFC）；互补片段；荧光复合物；蛋白质相互作用 AbstractBimolecular fluorescence

complementation BiFC means two non-fluorescent

complementary fragments of fluorescent protein can reassemble

to form fluorescent complex and restore fluorescence when they

are fused to two proteins that interact with each other. BiFC

analysis has been used to study interactions among a wide range

of proteins in many cell types. In this paper, the principle and

characteristics of BiFC，the application advances, the limitation

and future prospects of BiFC assays are described. Key

第 21 卷 6 期 天津医科大学学报 Vol． 21, No． 6

542 2015 年 11 月 Journal of Tianjin Medical University Nov． 2015

文章编号 1006－8147（2015）06-0542-03

综 述

蛋白质相互作用研究技术的新进展

郭 睿 综述，刘全忠 审校 （天津医科大学总医院皮肤性病科，天津 300052）

关键词 蛋白 相互作用；酵母双 交系 ；串 和 化；噬菌体展示；免疫共沉淀；GST-Pull down；Far-Western blotting； 光 共振能量 移；生物信息学

中图分类号 Q7 文献标志码 A

蛋白质相互作用网络基于蛋白质的生物学原理，它们之间的相互作用决定了分子与细胞水平上作用机制，从而起到调控机体健康和疾病状态的作用。此作用网络对于复杂的多基因疾病的靶向治疗领域的研究具有深远的意义[1]。本文着眼于酵母双杂交系统、串联亲和纯化、噬菌体展示、免疫共沉淀、GST-Pull down、Far-Western blotting、荧光共振能量转移、生物信息学等蛋白质相互作用研究方法，对其进行比较分析并进行综述。 1 生物化学与分子生物学研究技术 1.1 酵母双 交系 1.1.1 原理 Fields 和 Song[2]首次在研究真核基因 转录调控时建立该系统。其理论基础是基于 GAL4

转录激活因子的特性。GAL4 转录激活因子是一种由两个彼此分离但功能必需的结构域组合而成，即

DNA 结合结构域（DNA-BD） 和转录激活结构域（AD）。二者在临近位置相互作用时可重建功能性转录因子。在 MATCHMAKER 酵母双杂交系统（Y2H）

中，诱饵蛋白表达融合到 GAL4 的 DNA-BD，而猎物蛋白表达融合到 GAL4 DNA-AD。当诱饵和猎物蛋白相互作用时，DNA-BD 与 AD 形成功能性转录因子，导致酵母报告基因表达的激活，通过检测报告基因的表达产物可判断两种蛋白是否发生相互作用。此方法可以用来确定新的蛋白质的相互作用，分析两种已知蛋白的相互作用以及相互作用的蛋白质结构域分析[3-4]。 1.1.2 优缺点 酵母双杂交技术可以精确地分析已知蛋白间的相互作用，筛选编码未知蛋白的基

连　ＨＥＲＥＤＩＴＡＳ（Ｂｅｉｊｉｎｇ）２０１３年１１月，３５（１１）：１２７４－－１２８２　ＩＳＳＮ　０２５３—９７７２　ＷＷＷ．ｃｈｉｎａｇｅｎｅ．ｃａ　综　述　

ＤｏＩ：１０．３７２４／Ｓ　Ｐ．Ｊ．１００５．２０１３．０１２７４　

蛋白质相互作用实验技术的最新进展　

王明强　，武金霞１张玉红２，韩凝　，边红武　，朱睦元　

１．浙江大学生命科学学院遗传学研究所，杭州３　１００５８　２．西藏自治区农牧科学院，拉萨８５００００　

摘要：蛋白质相互作用的研究，是揭示生物体正常生长发育及其应对各种生物或（和）非生物胁迫的分子机制及　

其调控网络的重要途径。文章综述了近年来发展起来的研究蛋白质相互作用的常用实验性方法，如酵母双杂交　

系统、串联亲和纯化、免疫共沉淀、ＧＳＴ　Ｐｕｌ１．ｄｏｗｎ、双分子荧光互３１、、荧光共振能量转移、表面等离子共振　

分析，介绍了其原理、发展进程，并分析了其优缺点。　

关键词：　蛋白质相互作用；酵母双杂交系统；串联亲和纯化；免疫共沉淀；ＧＳＴ　Ｐｕｌｌ—ｄｏｗｎ；双分子荧光互３１、　

荧光共振能量转移；表面等离子共振分析　

Ｒｅｃｅｎｔ　ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｆ　ｐｒｏｔｅｉｎ—ｐｒｏｔｅｉｎ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　

ｓｔｕｄｙ　

ＷＡＮＧ　Ｍｉｎｇ—Ｑｉａｎｇ　，ＷＵ　Ｊｉｎ．Ｘｉａ　，ＺＨＡＮＧ　Ｙｕ—Ｈｏｎｇ　，ＨＡＮ　Ｎｉｎｇ　，ＢＩＡＮ　Ｈｏｎｇ—Ｗｕ　，　

ＺＨＵ　Ｍｕ．Ｙｕａｎ　

１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＧｅｎｅｔｉｃｓ，Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＬｌｙｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｚｈ￣ｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１００５８，Ｃｈｉｎａ　２．ＴｉｂｅｔＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌａｎｄＡｎｉｍａｌＨｕｓｈａｎｄｒｙｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌｈａｓａ　８５００００，Ｃｈｉｎａ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｏｔｅｉｎ－ｐｒｏｔｅｉｎ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ　ｐｌａｙ　ｋｅｙ　ｒｏｌｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｓｍｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｏ　ｂｉｏｔｉｃ　ａｎｄ　

综述#讲座

蛋白质相互作用研究的技术方法和应用

刘先早

(解放军第324医院同位素室,重庆 400020)

关键词 蛋白质;相互作用研究;技术方法;应用

中图分类号 Q51 文献标识码 A 文章编号 1004-0188(2009)02-0251-03

蛋白质-蛋白质相互作用控制着生命的各个过程,是整

个生命体结构和生命活动的基础和特征。研究蛋白质-蛋白

质相互作用,不仅可从分子水平揭示蛋白质的功能,而且对于

揭示生长、发育、分化和凋亡等生命活动规律至关重要,为探

讨重大疾病的机理、疾病治疗、疾病预防和新药开发提供重要

的理论基础。本文讨论目前研究蛋白质相互作用中一些常用

和新颖的实验技术方法进展,探讨从初步相互作用数据向功

能研究上的技术和方法策略。

1 酵母双杂交技术

酵母双杂交技术理论上可以全面检测任何一个基因编码

的蛋白质间所有可能的两两相互作用。即使对蛋白质之间微

弱、瞬间的作用也能通过报告基因的表达产物敏感地检测到。

前几年,在病毒、细菌、真核生物、果蝇、线虫中都已经有了利

用酵母双杂交研究大规模相互作用组的研究报道11~72。最近

有采用阵列接合(mating)方法在人类相互作用组的研究报道18,92,它们为进一步全面细致的人类相互作用组研究项目提

供了成功的范例和框架。在许多实验室酵母双杂交也是常规

用来筛选感兴趣蛋白的未知相互作用蛋白的主要手段。

虽然酵母双杂交技术已经得到了广泛的应用,但也有其

局限性110,112,首先是假阳性问题,包括技术假阳性和生物学假

阳性。技术假阳性指表面上两个融合蛋白能相互作用,但是

实际上并没有发生。由于某些蛋白本身具有激活转录功能,

导致一些诱饵或者猎物能够诱导假性的报道基因表达,这些

需要严格的自激活实验予证实。另外某些蛋白表面含有对多

种蛋白质的低亲和力区域,比如某些粘性(sticky)分子能与其

他蛋白形成稳定的复合物,从而引起报告基因的表达,产生/假阳性0结果。这些常见的假阳性包括热休克蛋白、核糖体