生物大分子相互作用

1、BAKER M. (2012). Proteomics: The interaction map. Nature, 484, 271-5. 互互 作作 组组 蛋白与蛋白相互作用 蛋白质网络可以被表示成为一个无向图，其中每个节点表示 一个蛋白质，每条边表示一对蛋白质节点之间的相互作用。 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 或是与其他 蛋白质一起 发挥作用的。 通过神经递质乙酰胆碱调节心肌收缩 我们体内有些肽是细胞间的 化学信号，控制着情绪、行为、 压力应答、血压、消化和癌症发 展。它们一般与细胞膜上的受体 蛋白相互作用，例如G蛋白偶联 受体GPCR

2、。GPCR负责将信息 传达到细胞内的G蛋白，从而诱 导产生特定的细胞反应。用药物 激活这类GPCR可以改善相关疾 病的治疗，不幸的是这类药物的 研发特别困难，其中有部分原因 就是缺少结合状态或激活状态的 结构信息。 HAUSCH F, HOLSBOER F. (2012). Structural biology: Snapshot of an activated peptide receptor. Nature. DNA与蛋白质相互作用与蛋白质相互作用 增强子 ( transcriptional enhancer)：是真核生物基因转录 中另一种顺式调控元件，常位于启动子上游700 1000bp

3、处，离转录起始点较远，可提高转录效率。 噬菌体展示 酵母双杂交技术 免疫共沉淀 染色质免疫沉淀技术 表面等离子共振 荧光共振能量转移 串联亲和纯化 生物大分子相互作用研究方法 动画 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

4、录来研究蛋白 质X和Y的相互作用 用途 优点 蛋白-蛋白相互作用是细胞进行一切代谢活 动的基础。酵母双杂交系统的建立为研究 这一问题提供了有利的手段和方法。 缺点 1、它并非对所有蛋白质都适用，这是由其原理所决定的。 双杂交系统要求两种杂交体蛋白都是融合蛋白，都必须能进 入细胞核内。因为融合蛋白相互作用激活报告基因转录是在 细胞核内发生的。 2、假阳性的发生较为频繁。所谓假阳性，即指未能与诱饵 蛋白发生作用而被误认为是阳性反应的蛋白。而且部分假阳 性原因不清，可能与酵母中其他蛋白质的作用有关。 3、在酵母菌株中大量表达外源蛋白将产生毒性作用，从而 影响菌株生长和报告基因的表达。 广泛应用于蛋白

5、组学、基因克隆等多个分子生物学领域 噬菌体展示的基本原理 (1)在p 和p 衣壳蛋白的N 端插入外源基因，形 成的融合蛋白表达在噬菌体颗粒的表面，不影响和 干扰噬菌体的生活周期，同时保持的外源基因天然 构象，也能被相应的抗体或受体所识别； (2)利用固定与固相支持物的靶分子，采用适当的淘 洗(panning)方法，洗去非特异结合的噬菌体，筛选 出目的噬菌体； (3)外源多肽或蛋白质表达在噬菌体的表面，而其编 码基因作为病毒基因组中的一部分可通过分泌型噬 菌体的单链DNA 测序推导出来. 应用噬菌体展示，可合成、筛选到许多我们想要的蛋白（如融合肽、 抗体、酶），这些蛋白具有预期的催化特性或结合亲

6、和力，或者具有用于 胞内、胞外诊断、人体疾病免疫治疗和生物催化作用时所需的特异性。 用抗体将相应特定分 子沉淀的同时，与该 分子特异性结合的其 他分子也会被带着一 起沉淀出来的技术。 这种技术常用于验证 蛋白质之间相互特异 性结合。 免疫共沉淀（Co-Immunoprecipitation） 缺点：可能检测不到低亲和力和瞬间的 蛋白质蛋白质相互作用 通过质谱确定捕获的蛋白通过质谱确定捕获的蛋白 该技术主要应用于： 1.组蛋白的各种共价修饰与基因表 达的关系 2.转录调控分析 3.药物开发研究 将基因组DNA芯片（chip）技术与染色质免疫沉淀技术（ChIP）相结合 Chip Seq 由于ChI

7、P-Seq的数据是DNA测序的结果，为 研究者提供了进一步深度挖掘生物信息的资 源，研究者可以在以下几方面展开研究： （1）判断DNA链的某一特定位置会出现何种组蛋 白修饰； （2）检测RNA polymerase II及其它反式因子在基 因组上结合位点的精确定位； （3）研究组蛋白共价修饰与基因表达的关系； （4）CTCF转录因子研究。 实时分析，简便快捷地监测DNA与蛋白质之间、蛋白质分 子之间以及药物蛋白质、核酸核酸、抗原抗体、受 体配体等等生物分子之间的相互作用，在生命科学、医 疗检测、药物筛选、食品检测、环境监测、毒品检测、法 医鉴定等领域具有广泛的应用需求。 表面等离子共振原理表面

8、等离子共振原理 l1. 消逝波 l2. 等离子波 l3. SPR的光学原理 1.消逝波 l当光从光密介质 入射到光疏介质 时（n1n2）就 会有全反射现象 的产生。 n1 sin1 = n2 sin2 菲涅尔定理：菲涅尔定理： 密 疏 密 疏 1.消逝波 这表示沿X轴方向传播而振幅衰减的一个波，这就是消逝波。 全反射的光波会透过光疏介质约为光波波长的一个深度，再 沿界面流动约半个波长再返回光密介质。光的总能量没有发 生改变。透入光疏介质的光波成为消逝波。 界面 疏 密 2.等离子波 等离子体 等离子体通常是指由密度相当高的自由正、负 电荷组成的气体，其中正、负带电粒子数目几 乎相等。 金属表面

9、等离子波 把金属的价电子看成是均匀正电荷背景下运动 的电子气体，这实际上也是一种等离子体。由 于电磁振荡形成了等离子波。 - 荧光共振能量转移技术荧光共振能量转移技术 荧光能量共振转移是 距离很近的两个荧光分子 间产生的一种能量转移现 象。当供体荧光分子的发 射光谱与受体荧光分子的 吸收光谱重叠，并且两个 分子的距离在10nm范围 以内时，就会发生一种非 放射性的能量转移，即 FRET现象，使得供体的 荧光强度比它单独存在时 要低的多（荧光猝灭）， 而受体发射的荧光却大大 增强（敏化荧光）。 GFP近年来发展出了多种突变体，通过引入各种点突变使发光基团的激发 光谱和发射光谱均发生变化而发出不同

10、颜色的荧光，有BFP，YFP，CFP等。 这些突变体使GFP应用于FRET成为可能,为FRET技术用于活体检测蛋白质 相互作用提供了良好的支持。 标签共分3部分： 蛋白A 钙调素结合多肽(calmodulin binding peptide。CBP) 中间连接的烟草病毒(TEV)蛋白酶识 别的酶切位点。 带有TAP标签的融合蛋白在细胞中表达，且与内 源相互作用蛋白形成复合物，细胞裂解后经IsG偶 联的层析柱纯化，蛋白A与IgG特异结合，从而使 含有标签的复合物得到第一次纯化。 为除去与柱填料非特异结合的蛋白，用TEv酶切 割分离蛋白A标签，使含有靶蛋白的复合物与层 析柱分离，并经过钙调素偶联的

11、亲和层析柱进行 第二次纯化，靶蛋白上的CBP标签可与钙调素结 合； 在加入过量螯合剂后CBP与亲和层析柱分离使含 有靶蛋白的复合体得到分离纯化，经十二烷基磺 酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDSPAGE)，复合 物中的各个蛋白被分开，切胶、胰酶消化后，即 可通过质谱鉴定复合物中各个蛋白的氨基酸序列 。 Stitch-seq技术 http:/www.genome.jp/kegg/pathway.html 增强子 ( transcriptional enhancer)：是真核生物基因转录 中另一种顺式调控元件，常位于启动子上游700 1000bp处，离转录起始点较远，可提高转录效率。 动画 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 应用噬菌体展示，可合成、筛选到许多我们想要的蛋白（如融合肽、 抗体、酶），这些蛋白具有