核酸条形码技术:扩展蛋白质-蛋白质相互作用检测通量的新方法

蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)几乎参与了机体内所有重要的生物学过程,在细胞的基本生命过程中扮演了至关重要的角色,开发高通量的PPI检测新方法具有重要的生物学意义。目前,下一代测序技术(next-generation sequencing,NGS)发展快速,能在几天内测定超过10亿个模板的DNA序列。由于并行DNA测序技术所特有的敏感性、特异性、高通量和多路复用优势,其已被用作广谱分子计数器,应用于基因组测序和转录物组测序等领域。核酸条形码技术通过将寡核苷酸标签与目标蛋白质连接起来,从而标记编码蛋白质。之后,利用高通量的测序方法检测相互作用的蛋白质,实现了PPI的高通量检测。这一技术推动了PPI检测方法的飞速发展,提升了单次实验检测的通量,为构建PPI网络提供了强有力的技术支持。本文详细阐述了核酸条形码在PPI检测方法中的设计、生成和读取;通过分析核酸条形码技术在PPI研究中的应用范例,探讨了各自的优势和不足,并评估了数据的可靠性,讨论了基于核酸条形码技术的PPI检测方法未来的发展趋势。

邻近标记技术在蛋白质-蛋白质相互作用中的研究进展

蛋白邻近标记(proximity labeling,PL)技术是指通过融合特定的催化酶,实现对目标蛋白相互作用蛋白的原位标记,再采用质谱或测序分析鉴定标记蛋白。该技术能够在瞬时动态条件下精确识别蛋白质相互作用,是传统分析手段的重要补充,在蛋白质相互作用研究中具有广阔应用前景。本文介绍了各类PL酶的工作原理、分类及优缺点;论述了该技术在研究蛋白质与蛋白质相互作用中的应用;讨论了PL技术的优势、目前存在的问题和发展趋势,以期为该技术的应用提供参考。

糖-蛋白质相互作用

糖生物学被认为是生物化学领域"最后的前沿"。糖-蛋白质相互作用是信号传导、细胞黏附、病菌感染、受精、增殖、分化和免疫应答等很多细胞识别过程的基础,在生命科学中意义重大。本文综述了糖-凝集素特异性结合、细胞/细菌相关的糖-蛋白质相互作用、基因表达的相关调节和基于凝集素媒介的药物导向治疗,以及糖-蛋白质相互作用研究的电化学、压电传感、光谱学、纳米技术、微阵列技术和生物传感器等方法和器件与相关的生物医学应用进展。

偶氮羧Ⅰ-铽(Ⅲ)配合物与蛋白质相互作用的吸光光谱行为的研究及应用

研究了偶氮羧Ⅰ-铽(Ⅲ) 与蛋白质的相互作用及其应用.在pH 1.20的HCl-KCl缓冲溶液中,蛋白质的加入使得偶氮羧Ⅰ-铽 (Ⅲ) 在510 nm 处的吸收峰峰值明显降低,且吸光度的变化与加入的蛋白质的浓度呈线性关系,于510 nm处测得摩尔吸光系数为ε=7.75×105L/(mol·cm)-1,牛血清白蛋白在0～55 mg/L范围内符合朗伯-比尔定律.将此方法用于尿样和奶粉中蛋白质的测定,结果令人满意.

大豆分离蛋白与卵磷脂间相互作用对O/W型乳状液稳定性的影响

研究大豆分离蛋白与卵磷脂的复合比例及相互作用对乳化体系稳定性及功能性质的影响。结果显示:乳状液的乳化活性和粒径分布等性质受大豆分离蛋白与卵磷脂比例分配的影响较大。当大豆分离蛋白与卵磷脂间的质量比为10∶1时,复合体系的乳化活性较高(98.1 m^2/g),同时乳液的体积平均直径D_(4,3)最小(13.34μm),乳液双峰分布程度较低。乳化稳定性和ζ-电位测试结果显示,复合体系中大豆分离蛋白与卵磷脂比例为1∶1或100∶1都不利于体系稳定,此时激光共聚焦显微镜观测乳液出现相分离和不规则非球形液滴。这说明大豆分离蛋白与卵磷脂作为复合乳化剂具有最适配比,在该比例下大豆分离蛋白与卵磷脂间的相互作用对食品级水包油(oil-in-water,O/W)乳状液的稳定性是有利的。

表面等离子体共振技术在蛋白质-蛋白质相互作用研究中的应用

表面等离子共振(SPR)近年来迅速发展为用于分析生物分子相互作用的一项技术。该技术无需标记、特异性强、灵敏度高、样品用量小,可实现在线连续实时检测。目前SPR已被广泛应用于免疫学、蛋白质组学、药物筛选、细胞信号转导、受体/配体垂钓等领域。该文阐述了基于表面等离子体共振技术生物传感器的基本原理和技术流程,综述了SPR在蛋白质-蛋白质相互作用动力学研究、蛋白质结构及功能研究、蛋白质突变和碎片分析、信号转导中的应用以及SPR在蛋白质-蛋白质相互作用研究中的多项关键技术。指出SPR通过与光谱、电化学等多技术联用后,可以获得更加详实的信息。

蛋白质-蛋白质相互作用界面统计分析

以作者开发的从蛋白质结合部位推导出其界面所具有的疏水性质和氢键性质的计算程序PP_SITE为基础,利用蛋白质结构数据库(PDB),对蛋白质-蛋白质相互作用界面进行了统计分析.从PDB中挑出非冗余的链间相互作用对,计算出这个数据集中所有链间界面的疏水和氢键相互作用特征.对得到的界面特征进行统计分析,寻找能够明显聚类的界面特征.结果表明,界面大小、氢键和疏水相互作用在界面所占比例以及疏水相互作用的集中程度可以作为分类的依据.

2,7-二氯荧光素与蛋白质相互作用的分光光度法研究

首次采用分光光度法研究了模拟生理条件(pH7.4Tris-HCl缓冲溶液,离子强度I=0.1)下2,7-二氯荧光素与牛血清白蛋白(BSA)相互作用的情况。研究结果表明两者相互作用形成稳定的复合物,最大吸收波长为509nm,与2,7-二氯荧光素的最大吸收波长502nm比较,红移了7nm;两者之间主要通过静电引力结合,但并不排除疏水作用力和氢键;两者之间的结合数为32。

基于元数据的异构蛋白质-蛋白质相互作用数据库整合

研究蛋白质-蛋白质相互作用是理解生命活动的基础。在蛋白质-蛋白质相互作用的研究过程中,产生了大量来源于实验和预测的数据。这些数据存储于彼此异构的数据库中。对上述异构数据库进行数据整合是实现共享和最大限度利用已有蛋白质-蛋白质相互作用数据必须解决的关键问题。据此问题提出了基于元数据理论和查询转换方法的异构数据库整合方案,并构建了一个基于网络的蛋白质-蛋白质相互作用相关异构数据库的整合平台,成功实现了对9个蛋白质-蛋白质相互作用数据库的整合。

两种含1,3,4-噻二唑α-氨基膦酸酯与蛋白质弱相互作用的ESI-MS研究

用ESI-MS研究了两种含1,3,4-噻二唑α-氨基膦酸酯与蛋白质,包括溶菌酶、胰岛素和细胞色素c之间的非共价相互作用.结果表明,这两种含1,3,4-噻二唑α-氨基膦酸酯能与多种蛋白质形成非共价复合物,并且使溶液中蛋白质分子构象趋于收缩.对于同一种蛋白质,底物分子结构的细微差别会形成稳定性和计量比均有差别的复合物.对于同一种底物与不同蛋白质作用时,形成的复合物比例和稳定性有较大的差别.

分析蛋白质-蛋白质相互作用界面的新方法

疏水性和氢键是蛋白质-蛋白质相互作用中的主要因素.提出一种新的计算方法,从蛋白受体的结合部位推导出蛋白配体相应部位应该具有的疏水性质和氢键性质.应用这种方法可以很容易地找出影响相互作用的关键残基,并且将界面的这两种特征用图形软件显示出来.在应用到实际蛋白-蛋白相互作用中时,发现它的用途并不限于此.它可以作为研究蛋白相互作用的一个基本工具.

蛋白质相互作用技术在分子水平的应用

基于蛋白复合物在钠离子通道相关疾病中的调控作用,本文综述了蛋白质相互作用构建蛋白质关系的网络和生物学通路中涉及的体内和体外相关检测方法,如酵母双杂交系统、双分子荧光互补、免疫共沉淀技术、融合蛋白Pull-Down技术、单分子下拉、高通量蛋白质芯片、微生物质谱、串联亲和蛋白纯化,以及以生物信息学为主的研究方法,并通过相关检测技术在大分子蛋白复合物中的应用获得新的靶点。

跨膜蛋白CD3ε与磷脂酰肌醇二磷酸在脂筏域体系中蛋白质-脂质相互作用的粗粒化模拟研究

细胞膜局部区域可形成富含饱和脂质、胆固醇、鞘脂的脂筏域作为其信号转导调控平台。传统实验手段在研究脂筏及其功能时受到系统复杂度高及区域结构瞬时性强等制约。近年来,分子动力学模拟技术为细胞膜的组织原则提供了重要的理论支撑,从简单的单一组分模型到多组分系统转变,最终形成了越来越多的细胞膜仿真模型。其中,粗粒化模拟由于其简化模型,可大副拓展模拟体系的复杂程度与模拟时间,在细胞膜以及蛋白质-脂质相互作用相关研究中得到了广泛应用。本文采用MARTINI粗粒化力场模拟,构建了一种含有阴离子脂质磷脂酰肌醇二磷酸(phosphatidylinositol diphosphate, PIP2)的混合膜体系。模拟结果表明,该体系在适当温度及饱和度条件下,能自发分层形成脂筏域;膜厚度、膜组分分布、膜组分流动性等多种参数均表明,脂筏结构形成且符合其结构特征;少量PIP2添加不影响分层特性且PIP2对脂筏具有显著亲和性。此外,利用该模型以跨膜信号蛋白CD3ε为例研究了脂筏域体系中蛋白质-脂质相互作用。结果表明,PIP2-CD3ε胞内区相互作用可能是脂筏招募CD3ε的驱动力,且该过程可受钙离子调控。本工作体现了粗粒化模拟在仿真膜相关研究中的巨大优势及良好应用前景。

蛋白质-蛋白质相互作用及其抑制剂研究进展

蛋白质-蛋白质相互作用在细胞活动和生命过程中扮演着非常重要的角色。基因调节、免疫应答、信号转导、细胞组装等等都离不开蛋白质-蛋白质的相互作用。近几年,靶向蛋白质-蛋白质相互作用及其抑制剂研究也逐渐成为研究的热点;但是蛋白质复合物相互作用界面的一些特点和性质,如相互作用界面较大、结合界面较为平坦等,使蛋白质-蛋白质相互作用及其抑制剂研究充满了挑战。本文主要总结了蛋白质-蛋白质相互作用界面的一些性质和特点,分析了界面特性与其抑制剂设计的关系,并讨论了蛋白质-蛋白质相互作用的理论预测方法及其抑制剂的类型和特点,最后又通过实例说明了如何进行蛋白质-蛋白质相互作用抑制剂的设计。

一种改进的荧光共振能量转移方法分析同质二聚体内蛋白质-蛋白质相互作用(英文)

荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer ,FRET)技术日益广泛的应用于检测活细胞中分子内和分子间的相互作用.由于FRET仅发生于相互作用的供体和受体,即供体-受体复合物之间,所以检测的FRET信号必须经标准化处理以去除供体受体比例和浓度的影响然后才能够进行FRET的比较研究.由于供体和受体的比例相同,分子内FRET的检测较为简单;而分子间FRET的检测存在更多的不确定因素,导致现有的方法很难精确定量.根据1类特殊的分子间相互作用,同质二聚体的独特特征,推导出供体-受体复合物的含量,进而开发了1种同质二聚体分子间FRET的精确定量的方法,以1种同质二聚体,雌激素受体α(estrogen receptor alpha ,ERα)为供体和受体对,通过和其它的方法比较,证实了该方法用于FRET检测可获得更可靠的结果.

蛋白质-蛋白质相互作用的实验检测方法

生物体内的蛋白质分子常常通过与其他蛋白质分子发生相互作用来发挥其生物功能.因此,研究蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)对于阐明蛋白质分子的生物功能以及分子作用机理具有重要的意义.主要介绍基于生物物理和生物化学原理的检测蛋白质-蛋白质相互作用的实验研究方法,并对发展趋势做出展望.

利用噬菌体展示技术研究功能基因组和蛋白质-蛋白质相互作用——与酵母双杂交方法比较

近年来基因组测序工作已揭示了数以万计的新基因,但是这些基因序列的价值只有当这些数据被翻译成蛋白质功能的时候才能被了解。而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,不仅可以从分子水平揭示蛋白质的功能,而且为我们更好地理解生命过程﹑疾病机制和新药开发等提供了一个很好的基础。

阿尔茨海默病中蛋白质相互作用对β-分泌酶的调节机制

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种慢性神经退行性疾病,目前尚无有效的治疗方案。AD发病机制十分复杂,学说众多,目前较为公认的仍然是淀粉样蛋白级联假说。该学说认为,淀粉样斑块在脑组织的沉积是AD发病的关键病理机制。β-分泌酶(β-site APP cleaving enzyme 1,BACE1)是淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein,APP)淀粉样降解途径中的限速酶,其降解产物β-淀粉样蛋白(β-amyloid protein,Aβ)是淀粉样斑块(amyloid plaques)的主要成分。AD患者大脑BACE1浓度和活性增加,是引起AD的重要因素。因此,探究BACE1生成及活性调节的影响因素不仅对于理解AD的发病机制至关重要,而且对于开发AD的新治疗靶点也有重要意义。蛋白质之间的相互作用在蛋白质参与的各种生物学过程中发挥着重要的作用,因而被广泛研究。BACE1的相互作用蛋白质可以通过直接结合、间接结合和参与各种细胞信号转导通路等方式直接或间接地在BACE1的转录、翻译、修饰与胞内运输等各个环节对BACE1进行调节,从而影响AD的发生与疾病的进程。本文将从BACE1的生物学功能,以及相互作用蛋白质对BACE1的转录、翻译、细胞内转运及其活性与降解的调节作用进行综述,探讨BACE1生理功能与活性的影响因素,以及BACE1互作蛋白质调控BACE1的作用机制,旨在为理解AD的发病机制以及药物研发提供新的思考。

蛋白质二硫键异构酶与α-突触核蛋白的相互作用及对其聚集的影响

α-突触核蛋白(α-synuclein,αsyn)的错误折叠和聚集是帕金森症的疾病特征.分子伴侣蛋白质二硫键异构酶(PDI)可在体外结合αsyn的N端并抑制其聚集,但PDI的识别机制至今仍不明确.我们通过液体核磁共振(NMR)实验,发现人源PDI b'xa'可结合αsyn的N端区域.此外,硫黄素T(ThT)荧光实验结果表明PDI b'xa'会显著抑制αsyn的聚集.我们进一步利用NMR滴定实验确定了PDI主要通过b'结构域的疏水空腔结合αsyn.最后,我们以此构建了PDI结合αsyn的对接模型,并提出了PDI抑制αsyn聚集的作用机理.这一工作为理解PDI抑制αsyn聚集提供了实验依据.