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1、海洋湖沼通报2006年No1TransactionsofOceanologyandLimnology文章编号:100326482(2006)01201082093酵母双杂交系统的改进与研究进展1,213张莉,黄倢(1.中国水产科学研究院黄海水产研究所,青岛266071;2.莱阳农学院植物保护系,青岛266109)摘要:酵母双杂交系统是一种新兴的体内研究蛋白质之间相互作用以及筛选cDNA文库的技术手段,自建立以来得到了不断的改进与发展。在此基础上又相继出现了单杂交、三杂交、反向双杂交以及SOS富集系统等多种衍生系统,它们在功能基因组学、蛋白质组学以及药物开发研究中发挥了重要作用。本文拟就双杂交
2、系统的原理、改进、发展及应用做一综述。关键词:酵母双杂交系统;单杂交系统;三杂交系统;反向双杂交系统;SOS富集系统中图分类号:TQ920.1文献标识码:A随着对多种重要生物的大规模基因组测序工作的完成,基因工程领域又迎来了一个新的时代—功能基因组时代,它的任务就是对基因组中包含的全部基因的功能加以认识。生物体系的运作是与蛋白质之间的相互作用密不可分的,如DNA合成、基因转录启动、蛋白质翻译、修饰和定位以及信息传导等重要生物过程均涉及到蛋白质复合体的作用。能够发现和验证在生物体中相互作用的蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质是认识它们生物学功能的第一步。酵母双杂交系统(yeasttwo2hybrid
3、system)是用于研究蛋白质之间相互作用的一种崭新的、有效[1]的遗传学方法。是由Fields和Song在1989年首创的,它利用转录启动报告基因,以已知功能蛋白作为“诱饵蛋白”(BaitProtein),从相应的cDNA文库筛选出与之相互作用的蛋白,而不需要蛋白的纯化,比以往研究蛋白质之间相互作用的生化技术如偶联、免疫共沉淀以及亲和层析等更具有优越性。经过十多年的发展,国外学者又创立了基于双杂交原理的新系统如单杂交系统、三杂交系统、反向双杂交系统以及核外双杂交技术等,使人们对研究生物大分子之间的相互作用扩展到蛋白质与核酸之间以及核酸与核酸之间。其功能也被推广到细胞周期调控、信号转导、肿瘤
4、基因表达等多个研究领域,它在水产养殖病害防治中也得到了越来越广泛的应用。1酵母双杂交系统的基本原理酵母双杂交系统的产生是基于对真核细胞转录启动因子如酵母转录因子GAL4性质的[1]研究。其原理如图1所示:Gal4蛋白可识别专一的位点UASG(upstreamactivationse23基金项目:国家重点基础研究发展规划项目课题资助(G1999012002)、国家自然科学基金项目(30271020)、青岛市自然科学基金项目(03222JZP210)、山东省自然科学基金项目(Q2002D02)和中国水产科学研究院科研基金项目(20032青26)共同资助3通讯作者:黄倢,博导,研究员。从事海洋生物
5、病毒学研究Tel:0532-85823062E2mail:aqudis2000@ysfri.ac.cn第一作者简介:张莉(19732),女,硕士研究生,主要从事分子病毒学研究收稿日期:2005203202©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net1期酵母双杂交系统的改进与研究进展109quence)并与之结合,启动下游GAL12lacZ基因的转录。GAL4在结构上是组件式的(modu2lar),由两个在结构上可以分开而在功能上又相互独立的结构域组成。
6、其N末端1～147个氨基酸构成DNA结合结构域(BindingDomain,BD),单独的BD不能启动下游靶基因的转录,而当它与靶基因启动子内特异的核苷酸序列结合后即能激活基因的转录。其C末端由768～881个氨基酸构成DNA激活结构域(ActivatingDomain,AD),它只有结合到UASG上才具有启动转录的功能。这两个结构域通过共价或非共价连接建立的空间联系使得它们只要在同一细胞内就能彼此靠近,启动下游报告基因的表达。根据这一特点,使可能存在相互作用的两种蛋白X和Y分别以和BD/AD在空间结构上重新连接为一个整体而与报告基因的上游激活序列(UAS)结合,进而发挥启动转录的功能,使受
7、调控的报告基因得以表达。在目前通用的系统中,根据BD来源不同可分为GAL4系统和LexA系统。真核细胞中的是GAL4系统;原核细胞中的是LexA系统,其转录启动因子是LexA。[1]Fields等以与调控SUC基因有关的两个蛋白质Snf1和Snf2为模型设计了一个检测蛋白-蛋白相互作用的双杂交系统,将Snf1与BD融合,Snf2和AD融合,构建在穿梭质粒上。Snf1是一种依赖于丝氨酸、苏氨酸的蛋白激酶,Snf
