蛋白质相互作用的研究方法

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1、【摘要】 生物体的生理功能主要由细胞中的蛋白质控制和调节。其中，多数蛋白质是通过与配体结合或是作为蛋白质复合物中的一部分参与细胞的代谢过程。因此，研究蛋白质间的相互作用是理解生命活动的基础。本文对现有蛋白质相互作用的研究方法和技术进行了评述。【关键词】 蛋白质相互作用蛋白质组学蛋白质复合物评述　　1 引 言　　随着人类基因组计划的完成，生命科学研究进入后基因组时代，即蛋白质组学的研究，其中蛋白质间的相互作用是需要揭示的重要部分。细胞中的各种生命活动与蛋白质间的相互作用紧密相关，因此深入理解蛋白质相互作用，研

2、究出全蛋白质组相互作用网络是揭示生命活动奥秘的前提。但是蛋白质的表达具有时间差异性和空间差异性，且每种蛋白质又有多个相互作用因子[1]，因此,蛋白质相互作用的研究更为复杂，更具难度。目前，人们对蛋白质相互作用的研究正经历着3个递进阶段:鉴定与目的蛋白质有相互作用的所有可能蛋白质；在与目的蛋白有相互作用的蛋白质已被鉴定出来的前提下，在尽可能接近自然条件下确定目的蛋白与其相关作用蛋白间的相互作用对其功能的影响；鉴定出调节目的蛋白与其相关作用蛋白间相互作用的关键因子以准确解释蛋白质相互作用。基于生物化学、微生物学

3、、分子生物学、生物物理学和生物信息学的知识和技术，已经建立了多种研究蛋白质相互作用的方法。这些方法各有所长，多种研究方法的耦合将有希望揭示蛋白质相互作用的实质。　　2 基于生物化学、微生物学、分子生物学的经典研究方法　　2.1 化学交联法（chemicalcrosslinking）化学交联是共价连接不同化学功能基团的技术，是对蛋白质化学修饰的简单延伸。蛋白质的亲核侧链和多肽链末端的活性氨基酸可与化学交联剂发生化学交联反应[2]。相互作用的蛋白质是彼此结合或靠近的，可选择合适的化学交联剂，通过化学交联反应得

4、到蛋白交联复合物，再利用蛋白质电泳或放射自显影等技术，即可鉴定出彼此间有相互作用的蛋白质。化学交联法可以检测到很微弱的相互作用以及难溶的蛋白质（如膜蛋白）之间的相互作用，还可以使蛋白复合物锁定在某一特定构象，进而获取相对的和绝对的结构信息。化学交联法适于研究能够形成稳定复合物的蛋白质间的相互作用。Dey等[3]已利用该方法成功研究了大肠杆菌L7/L12蛋白与其延长因子的相互作用,并确定了３个活性结构域。但化学交联法受交联剂种类、浓度,反应时间、温度及pH值等条件的影响较大，条件优化过程繁杂，这在一定程度上限

5、制了该技术的应用。　　2.2 免疫共沉淀（coimmunoprecipitation）非变性裂解完整细胞时，胞内许多蛋白质间的结合状态可以保持下来。如果蛋白质X用其抗体免疫沉淀，则在细胞内与X稳定结合的蛋白质Y也能沉淀下来。蛋白质Y的沉淀是基于与X的物理性相互作用，被称为免疫共沉淀。该技术在实际应用中常用融合表达的带有蛋白标签的特异性抗体与目标蛋白质或蛋白复合物结合，形成蛋白复合物沉淀。将蛋白质复合物溶解，再通过对蛋白标签具有特异吸附作用的亲和色谱柱将蛋白复合物分离纯化出来,进而通过凝胶电泳或质谱等技术鉴定

6、分离的蛋白[4]。该方法常用来确定生理条件下目的蛋白在细胞或组织内是否存在与其相互作用的蛋白质。Dugan等[5]利用该技术确定了细胞周期中cMyc和E2F两个转录因子间的相互作用。免疫共沉淀法的优点是，所研究的相互作用蛋白均是经翻译后修饰的天然蛋白，可以表征生理条件下蛋白质间的相互作用。但该方法需首先针对目标蛋白，制备出一定量的多克隆或单克隆抗体，过程相对复杂。同时，目的蛋白质只有达到一定浓度才能与抗体结合形成沉淀，因而该法只适用于研究具有高表达量的目标蛋白，应用范围有较大局限。　　2.3 噬菌体展示技

7、术（phagedisplayapproach）噬菌体展示技术是将编码目的蛋白的基因与编码噬菌体表面蛋白的基因融合后，以融合蛋白的形式表达在噬菌体表面的一种技术。将不同蛋白的cDNA插入噬菌体载体进行表达，得到表达不同蛋白的一定规模的噬菌体展示库[6]。将“诱饵”蛋白固定化，基于“诱饵”蛋白与“猎物”蛋白之间的相互作用，可将展示库中与固定化的“诱饵”蛋白有相互作用的“猎物”蛋白分离纯化出来，再对“猎物”蛋白进行质谱鉴定。噬菌体展示技术常用于构建随机肽库、抗体库和蛋白质库，研究受体或抗体的结合蛋白及相互作用位点

8、,改造和提高蛋白质、酶及抗体的生物学和免疫学属性等。Li等[7]用噬菌体抗体库筛得SARS病毒的单克隆抗体，同时发现SARS病毒S1区域的血管紧张肽转移酶的结合位点可作为药物治疗SARS的一个新靶点。噬菌体展示技术能够将表达蛋白和编码基因完美地联系起来,并具有高通量、高选择性的特点。但是，噬菌体可以组装的基因大小有限，限制了插入蛋白基因的长度和数量，同时因为宿主可能会引起某些蛋白的不正确折叠或修饰而影响一些蛋白的