基于生物特征的Auto ID技术——BioID

文章全面而系统地综述了基于生物特征的AutoID-BioID。重点分析了该技术与系统中的特殊问题,包括BioID系统通用模型、所使用的生物特征的类型、识别技术与系统设计上的共性与差异、性能要求及信号传输和存储两个关键问题;比较了声音、掌形、签名、脸谱、指纹、视网膜和虹膜几种典型的BioID技术的特点、性能与应用现状;探讨了BioID技术发展的动向与前景。

建立BioID-质谱联用技术筛选细胞内蛋白质相互作用

目的通过BioID-质谱联用技术建立一种新的蛋白质相互作用的筛选系统,并采用免疫共沉淀-蛋白质印迹法验证与Yes相关蛋白1(YAP1)相互作用的蛋白质。方法构建YAP1-BirA*融合表达质粒,将质粒转染进293T细胞后,在细胞培养基中加入50μmol/L生物素,继续培养24 h后提取细胞总蛋白质。利用YAP1特异抗体,采用蛋白质印迹法检测YAP1-BirA*融合蛋白的表达。利用HRP偶联的亲和素检测细胞内蛋白质被生物素标记的水平。通过亲和素磁珠对细胞内生物素化的蛋白质进行亲和纯化,多次洗涤去除亲和素磁珠上非特异性结合的蛋白质后对亲和素磁珠纯化的蛋白质进行溶解。取40μg总蛋白行SDS-PAGE,然后采用蛋白质银染试剂盒对凝胶中的蛋白质进行染色,确定亲和素磁珠对生物素化蛋白的纯化效果。用非标记定量质谱法鉴定生物素化的蛋白质。针对鉴定得到的蛋白质,采用蛋白质印迹法对生物素化的SMAD家族成员3(SMAD3)进行验证。通过YAP1的免疫共沉淀-蛋白质印迹法确定SMAD3能否与YAP1相互作用。结果成功构建YAP1-BirA*融合表达质粒,该质粒在293T细胞中能够高效表达融合蛋白。在生物素存在的情况下,YAP1-BirA*融合蛋白能够利用生物素标记细胞内与YAP1-BirA*融合蛋白邻近的蛋白质。在细胞裂解后,这些在细胞内被生物素标记的蛋白质能够被偶联亲和素的磁珠纯化,经过多次洗涤,能够富集生物素标记的蛋白质。质谱鉴定显示,能够获得细胞内与YAP1在空间上相互靠近的蛋白质。免疫共沉淀-蛋白质印迹法结果证明SMAD3蛋白能与YAP1相互作用。结论BioID-质谱联用方法是一种能用于蛋白质相互作用筛选的简单、高效技术,与免疫共沉淀-蛋白质印迹法联合使用可以成为一种新的蛋白质相互作用研究体系。

运用BioID技术筛选水稻GS3互作蛋白

水稻异源三聚体G蛋白系统中的非典型γ亚基GS3,是一个控制籽粒大小的主效数量效应基因座,在调节籽粒大小中发挥负调控因子的功能。BioID(proximity-dependent biotin identification)为邻近蛋白标记技术,其工作原理是生物素连接酶能使其周围的蛋白带上生物素,同时生物素又能和链霉亲和素紧密结合,所以能够利用链霉亲和素偶联的磁珠富集目标蛋白。该技术具有灵敏、高效和周期短等特点,为筛选互作蛋白提供了新方法。为了解析GS3的蛋白调控网络,该研究以水稻原生质体为材料,采用BioID技术对GS3在水稻中的互作蛋白进行了筛选。Western-blot结果表明:融合蛋白Bir AG-GS3在原生质体中成功表达并生物素化GS3邻近蛋白。使用链霉亲和素磁珠富集生物素化后的蛋白,并进行蛋白质谱测序,获得了与GS3邻近的可能存在直接或间接互作的蛋白。将获得的蛋白进行功能富集与注释,并构建蛋白-蛋白互作网络。对部分蛋白进行了BiFC验证,发现GS3可能与ICL、PPDK、RPN7和RH15发生相互作用,涉及能量代谢的调节、种子淀粉物质的储存、泛素-蛋白酶体系统以及凋亡途径等生物过程。

BioID技术在肿瘤蛋白质组学中的发展与应用

蛋白质通过形成复合物或蛋白-蛋白相互作用来执行生物学功能,蛋白-蛋白相互作用是细胞生命活动的基础,也是整个生物学领域研究的核心问题之一。传统的互作蛋白筛选方法包括酵母双杂交和串联亲和纯化等,但这些方法具有一定的局限性,很难适用于实时和动态蛋白相互作用分析。邻近依赖生物素鉴定(BioID,proximity-dependent biotin identification)是筛选活细胞中发生的蛋白相互作用的独特方法,利用修饰过的生物素连接酶BirA与感兴趣的蛋白融合表达,生物素化近端内源蛋白质,生物素化的蛋白可以被选择性分离并用生物质谱鉴定出目标蛋白的候选相互作用物。BioID已成功应用于不溶性蛋白及瞬时或弱相互作用蛋白的研究,也逐渐应用于肿瘤等疾病发生机制及药物靶点筛选的研究。文章针对该技术进行了详细总结,并讨论了其在肿瘤蛋白质组学中的应用。

运用BioID技术筛选S100A7互作蛋白

目的:通过邻近生物素鉴定(BioID)技术筛选S100A7互作蛋白并进行验证。方法:采用邻近生物素BioID和质谱相结合的方法,筛选S100A7互作蛋白。通过免疫荧光和免疫共沉淀方法,对相互作蛋白进行验证。结果:与对照组比对,通过BioID技术共获得94个可能与S100A7相互作用的候选蛋白质。选取Annexin A2(AnxA2)蛋白在HEK293细胞中进行了验证,结果表明S100A7与AnxA2存在直接的相互作用,且二者共定位于细胞质和细胞膜。结论:可将BioID技术作为互作蛋白筛选的一项新技术,通过该技术发现S100A7和AnxA2存在相互作用。

活细胞内临近标记技术BioID在蛋白质相互作用研究中的进展

蛋白质往往通过形成复合物或蛋白质间相互作用来执行功能,研究蛋白质相互作用网络具有重要意义。临近依赖的生物素识别技术(proximity-dependent biotin identification technology, BioID)是一种在活细胞中鉴定互作蛋白质组的新工具,其通过构建靶蛋白-生物素连接酶融合蛋白系统,使靶蛋白及其临近蛋白发生生物素化,进而直接鉴定生物素化蛋白,从而确定靶蛋白的相互作用网络。与其他传统的蛋白质互作研究方法相比,BioID可用于鉴定微弱/瞬时相互作用、难溶性蛋白的相互作用以及翻译后修饰介导的蛋白相互作用等。本文针对利用BioID鉴定不同类型蛋白质的相互作用蛋白质组展开综述。

基于生物素连接酶的邻近标记技术在蛋白质组学中的研究进展

基于生物素酶的蛋白质邻近标记技术是利用融合在感兴趣蛋白上的生物素连接酶对邻近的蛋白质生物素化,通过生物素与链酶亲和素之间的亲和力进行分离,再结合质谱分析鉴定出生物素化蛋白。该技术能够用于检测弱而短暂的蛋白质相互作用,也给在无膜细胞器和其他不易分离或纯化的亚细胞结构的上的蛋白互作研究提供了新的选择,很好地补充了传统研究蛋白质互作方法的空白。本文对近几年出现的基于生物素酶的蛋白质邻近标记的技术发展及其应用进行了综述。

最小邻域均值投影函数及其在眼睛定位中的应用

提出一种投影函数:最小邻域均值投影函数.该函数通过计算每条投影线上各像素点邻域均值的最小值来跟踪图像中的低灰度特征.与传统的积分投影函数和方差投影函数相比,它以求最小值的局部选择性代替传统投影函数的全局累加性,因此具有对片状噪声不敏感的特点.此外,在计算过程中,它还能记录最小值点的二维位置信息,是一个二维的搜索算子.最小邻域均值投影函数的这些特点使其非常适合于眼睛定位.它对眼睛,特别是瞳孔,总能够产生精确、鲁棒的响应.通过在CAS-PEAL数据库和BioID数据库上的实验表明,其定位正确率与精确度均高于传统的投影函数.

一种新的BP神经网络人脸识别方法研究

BP神经网络在人脸识别方面的研究中,原始样本数据不进行预处理与特征提取,不仅使识别结果准确降低,而且使BP神经的结构复杂化.主成分分析法能提取代替样本的少数几个主成分,这些主成分彼此不相关,符合特征优化的要求.在BioID人脸数据库实验表明,将主成分分析与BP神经网络相结合,与传统单一的BP神经网络识别相比,能够提高识别的正确率,减少训练时间,同时简化网络结构,减少很大的计算量.

活细胞内亚细胞结构蛋白质组学研究新技术——几种邻近标记策略的应用及比较

真核细胞内多种无膜及有膜细胞器为各种生物学过程的发生提供场所.被膜细胞器通过它们之间的膜接触位点所进行的信息交流和物质交换是维持生命活动所必需的.绘制活细胞中细胞器或膜接触位点等处的蛋白质组图谱,将有助于解析这些部位的生物学功能及作用机制,并为研究细胞器相互作用提供基础.但由于无膜细胞器或膜接触位点很难分离纯化,传统的生化方法难以系统解析其中的蛋白质组.最近报道的几种基于酶类的蛋白质邻近标记技术,则为系统分析上述空间受限的蛋白质组这一难题提供了有效的解决方案.通过将能催化产生活性自由基(最常见的是生物素及其衍生物的自由基)的酶连接到目标蛋白上,可对其邻近的蛋白质组进行共价标记,从而使后者的分离和鉴定成为可能,并可以运用于活细胞中的动态标记.我们在此综述了几种最新的邻近标记策略的原理及应用,并对它们的优势与局限性进行了比较,以期为细胞器互作的蛋白质组学研究提供参考.

主成分分析与BP神经网络的人脸识别方法研究

BP神经网络在人脸识别方面的研究中,原始样本数据不进行预处理与特征提取,不仅使识别结果准确降低,而且使BP神经的结构复杂化。主成分分析法能提取代替样本的少数几个主成分,这些主成分彼此不相关,符合特征优化的要求。BioID人脸数据库实验表明,将主成分分析与BP神经网络相结合,与传统单一的BP神经网络识别相比,提高识别的正确率,减少了训练时间,同时简化了网络结构,减少很大的计算量。

新地球观

20世纪最重大的科学成就之一是对地球的新认识:地球不同于任何其它已知星体的特殊性在于它具有一个由岩石圈、水圈、大气圈和生命总体构成的极其复杂的、活跃的表层、这个表层乃是一个靠生命捕获、转化和储存太阳能,靠生命过程驱动物质和能量循环,靠生命活动实现自我调节和控制,并且靠生命和生命活动来保持其远离天体物理学和热力学的平衡的开放系统。生命是这个地球表层系统的中心。人类文明的发展逐步增大对这个系统的影响。自生命产生以来在漫长的地质历史中形成和发展起来的地球生物圈将不可避免地被人类改造为受人类控制的“理智圈”,从而增大了地球表层系统的不稳定性。从某种意义上说,地球未来的命运取决于人类文明发展的方向。

活细胞内邻近标记技术的研究进展

蛋白质-蛋白质相互作用是生命活动的基础,在多种生理过程中有至关重要的作用。研究蛋白质的相互作用可为治疗肿瘤提供理论依据。传统的相互作用蛋白筛选方法有一定的局限性,邻近标记技术拥有可检测弱、瞬时的蛋白质相互作用的优势。主要介绍了邻近标记技术的分类及邻近标记技术的应用。

生物特征识别技术走向

当前,人们谈论最多的是个人隐私的保护问题,无论是日常生活中的门禁系统、ATM提款系统,还是工作中可能遇到的计算机数据存取、以及网络交易中的身份确认等等,都存在隐私的保护问题。传统的安全保护方式不外乎使用密码、个人识别码(PIN)、磁卡或钥匙,但这些方法只能提供有限的保障,而且它们经常会被非法盗用或滥用,造成个人隐私及财务的损失。随着技术的发展,近年来生物特征识別技术以其特有的稳定性、惟一性和方便性,被越来越广泛地应用在安全、认证等身份鉴别领域。

邻近标记技术在核酸—蛋白互作中的研究进展

邻近标记是通过在已知蛋白上融合1个具有邻近标记功能的酶,在该酶介导的共价修饰下,使其互作的目标蛋白被标记上生物素。该技术可实现在活细胞内对实时、动态的互作蛋白进行精准鉴定,因其独特的优势已成为传统研究方法的有力补充。目前该技术已成功应用于瞬时或较弱的蛋白—蛋白互作研究中。本文综述了两类经典的标记技术即基于依赖生物素连接酶BioID邻近标记和依赖抗坏血酸过氧化物酶APEX邻近标记的原理及发展过程,并分析和比较不同邻近标记技术的优缺点;同时对该技术在DNA-蛋白质互作以及RNA-蛋白质互作中的最新研究进展进行概述,以期为进一步明确邻近标记技术在目标大分子复合物成分鉴定中的重要作用提供依据。

生物特征识别技术走向

当前,人们谈论最多的是个人隐私的保护问题,无论是日常生活中的门禁系统、ATM提款系统,还是工作中可能遇到的计算机中数据的存取以及网络交易中的身份确认。传统的安全保护方式不外乎密码、个人识别码(PIN)、磁卡或钥匙,但这些方法只能提供有限的保障,而且它们经常会被非法盗用或滥用,造成个人隐私及财务的损失。随着技术的发展,近年来生物特征识别技术以其特有的稳定性、惟一性和方便性,被越来越广泛地应用在安全、认证等身份鉴别领域。