生物大分子相互作用

1、生物大分子相互作用生物大分子相互作用EGFR-ERK/MAPK信号通路核心蛋白互作网络 生命系统复杂性最重要的特征不仅在于其组成成分的复杂性，更在于各组成成分之间的关系，而在所有的这些关系中，蛋白质之间的相互作用在形成几乎所有生命系统、调控各种生理/病理进程中发挥至关重要的作用。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

2、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。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 pept

3、ide 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7001000bp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

4、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 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

5、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

6、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（chi

7、p）技术与染色质免疫沉淀技术（ChIP）相结合Chip Seq由于ChIP-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

8、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

9、表面等离子波 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颜色的荧光，有BFP，YFP，CF

10、P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