高中生物競賽：蛋白組學(xué) 第四章 第一節(jié)蛋白質(zhì)的相互作用課件

第四章:蛋白質(zhì)相互作用組學(xué)及研究方法第一節(jié)蛋白質(zhì)的相互作用蛋白組學(xué)課程之Studiesoftheconformation,function,andevolutionofproteinshavealsorevealedthecentralimportanceofaunitoforganizationdistinctfromthesefour.

Thisistheproteindomain,asubstructureproducedbyanypartofapolypeptidechainthatcanfoldindependentlyintoacompact,stablestructure.Adomainusuallycontainsbetween40and350aminoacids,anditisthemodularunitfromwhichmanylargerproteinsareconstructed.PROTEINDOMAINThedomainstructureoftheSrcfamilyofproteinkinase.PROTEINDOMAINTheabilityofaproteintobindselectivelyandwithhighaffinitytoaliganddependsontheformationofasetofweak,noncovalentbonds,hydrogenbonds,electrostaticattractions,andvanderWaalsattractions.Becauseeachindividualbondisweak,effectivebindingoccursonlywhenmanyofthesebondsformsimultaneously.Suchbindingispossibleonlyifthesurfacecontoursoftheligandmoleculefitverycloselytotheprotein,matchingitlikeahandinaglove.蛋白質(zhì)的相互作用（結(jié)合）Theselectivebindingofaproteintoanothermolecule.ProteinsbindtootherproteinsthroughseveraltypesofinterfaceThreewaysinwhichtwoproteinscanbindtoeachotherAntibodybindingsitesareespeciallyversatile.免疫球蛋白Theequilibriumconstantmeasuresbindingstrength4.1蛋白質(zhì)相互作用組學(xué)圖4-1細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與分子相互作用4.1蛋白質(zhì)相互作用組學(xué)相互作用組：細(xì)胞內(nèi)各種分子相互作用的整體，包括蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-核酸、蛋白質(zhì)-代謝物等。蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用控制和介導(dǎo)細(xì)胞的許多活動，如DNA復(fù)制，RNA轉(zhuǎn)錄與剪切，蛋白質(zhì)翻譯與分泌，細(xì)胞的增殖、分化、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與代謝等等。在酵母細(xì)胞中，據(jù)保守估計(jì)至少存在3萬種蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用。4.1蛋白質(zhì)相互作用組學(xué)圖4-2酵母蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)4.1蛋白質(zhì)相互作用組學(xué)蛋白質(zhì)相互作用組學(xué)：系統(tǒng)地研究蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用和這些作用形成的分子機(jī)制、途徑和網(wǎng)絡(luò)。蛋白質(zhì)相互作用組學(xué)不僅是蛋白質(zhì)組學(xué)中重要的組成部分，而且在系統(tǒng)生物學(xué)研究中占有重要的作用。酵母雙雜交技術(shù)免疫共沉淀GSTpull-down熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)

雙分子熒光互補(bǔ)（BiFC）串聯(lián)親和純化與質(zhì)譜分析連用生物信息學(xué)技術(shù)4.1.1蛋白質(zhì)相互作用的研究方法4.1.2蛋白質(zhì)相互作用組學(xué)的研究方法酵母雙雜交串聯(lián)親和層析與質(zhì)譜分析連用生物信息學(xué)技術(shù)酵母雙雜交系統(tǒng)由Fields等在1989年建立的，該系統(tǒng)是根據(jù)對真核生物轉(zhuǎn)錄起始過程的認(rèn)識建立的。4.1.3酵母雙雜交系統(tǒng)簡介Nature.1989Jul20;340(6230):245-6.Anovelgeneticsystemtodetectprotein-proteininteractions.FieldsS,SongO.SourceDepartmentofMicrobiology,StateUniversityofNewYorkatStonyBrook,StonyBrook11794.Anovelgeneticsystemtodetectprotein–proteininteractions

Anovelgeneticsystemtodetectprotein–proteininteractionsThisproteinisatranscriptionalactivatorrequiredfortheexpressionofgenesencodingenzymesofgalactoseutilization1.Itconsistsoftwoseparableandfunctionallyessentialdomains:anN-terminaldomainwhichbindstospecificDNAsequences(UASG);andaC-terminaldomaincontainingacidicregions,whichisnecessarytoactivatetranscription2,3.WehavegeneratedasystemoftwohybridproteinscontainingpartsofGAL4:theGAL4DNA-bindingdomainfusedtoaprotein'X'andaGAL4activatingregionfusedtoaprotein'Y'.IfXandYcanformaprotein-proteincomplexandreconstituteproximityoftheGAL4domains,tran-scriptionofageneregulatedbyUASG

occurs.

4.1.3

經(jīng)典酵母雙雜交系統(tǒng)的簡介GAL4轉(zhuǎn)錄激活因子在結(jié)構(gòu)上包含功能相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域:DNA結(jié)合功能域（DNAbindingdomain，DNA-BD）和轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域（activationdomain，DNA-AD）。BDAD圖4-3GAL4蛋白的結(jié)構(gòu)示意圖BDADpromotor聚合酶報(bào)告基因4.1.3

經(jīng)典酵母雙雜交系統(tǒng)的簡介圖4-4GAL4蛋白的功能4.1.3

經(jīng)典酵母雙雜交系統(tǒng)的簡介將這兩個(gè)結(jié)合域分開時(shí)不具有激活轉(zhuǎn)錄的功能；只有當(dāng)被分開的兩者通過適當(dāng)?shù)耐緩皆诳臻g上較為接近時(shí)，才能重新呈現(xiàn)完整的GAL4轉(zhuǎn)錄因子活性，使啟動子下游基因轉(zhuǎn)錄。

BDADBDADactiveinactive圖4-5GAL4蛋白的性質(zhì)問題1:如何驗(yàn)證兩個(gè)蛋白質(zhì)是否有相互作用?問題2:如何尋找與已知蛋白質(zhì)相互作用的蛋白質(zhì)?BDpromotor報(bào)告基因4.1.4經(jīng)典酵母雙雜交系統(tǒng)的原理聚合酶ADBDADpromotor聚合酶報(bào)告基因ABYX圖4-6經(jīng)典酵母雙雜交的示意圖

1）將蛋白X與Y分別與BD和AD融合；

2）如果蛋白X與Y之間存在相互作用,那么就能重新形成有活性的轉(zhuǎn)錄激活因子,從而激活下游基因（報(bào)告基因）的轉(zhuǎn)錄表達(dá)；

3）通過檢測報(bào)告基因的表達(dá)產(chǎn)物就可判斷X與Y是否發(fā)生相互作用。

4.1.4經(jīng)典酵母雙雜交系統(tǒng)的原理4.1.4經(jīng)典酵母雙雜交系統(tǒng)的原理圖4-7經(jīng)典酵母雙雜交的表達(dá)載體報(bào)告基因（reportergene）：這個(gè)被激活的、能顯示X與Y相互作用的基因，如LacZ或His3等。通過對報(bào)告基因表達(dá)產(chǎn)物的檢測,可以判別X與Y兩個(gè)蛋白質(zhì)之間是否存在相互作用。報(bào)告菌株（Y187）指經(jīng)改造的、含報(bào)告基因LacZ的宿主酵母細(xì)胞。lacZ，編碼產(chǎn)生的半乳糖苷酶，可以分解底物x-g