作者:子非鱼(转载请注:解螺旋·医生科研助手)
众所周知,低分文章要想逆袭,实现向高分文章的跳跃,就一定少不了要将细胞豪门中分子间错综复杂的关系屡屡清楚。为了找寻能让自家目的蛋白荣登科研“头条榜”的“花边新闻”,一众科研者可谓是操碎了心。庆幸的是,酵母双杂交(Yeast Two-Hybrid,Y2H)和酵母单杂交(Yeast One-Hybrid,Y1H)实验让蛋白质与其好基友(蛋白质、DNA、RNA)的关系在科研者面前变得无所遁形。
蛋白钓鱼术——酵母双杂交
(Yeast Two-Hybrid,Y2H)
通常一个蛋白在本性上可以同时喜欢很多其他的蛋白,但最终还是会有个最喜欢的,而在Y2H中就能发现他的喜好。换言之,Y2H就是研究一群男女间的自由恋爱问题,而它为两个蛋白牵线拉桥的方法,简单概括起来就一句话:广撒网,钓大鱼。
首先,把目的基因构建成DNA结合质粒(BD质粒)转入a型酵母中形成钓饵(Bait);其次将全cDNA片段构建的转录激活质粒(AD质粒)转化到b型酵母中,每个b型酵母含有一个随机的AD质粒,就形成了酵母库;最后利用酵母接合生殖的特征使得AD和BD两个质粒同时进入到一个酵母中,当目的蛋白和酵母库中AD质粒所表达的蛋白相“合拍”时,质粒上的氨基酸合成基因就会被启动激活,使得酵母可以在营养缺陷型的培养基上生长了,这样就弄清楚谁才是目的蛋白的“命中真爱”了。
然而在Y2H中,由于酵母库的构建是通过cDNA片段链接到质粒上的,经常会产生2/3移码突变的假阳性。因而,在研究蛋白质互作过程中,在用Y2H来筛选出相关蛋白后,还需用Co-IP和GST pulldown进行验证,看看目的蛋白对“真爱”是否做到了“没有你不行”又或者可能“脚踏两只船”还拥有其他的新伙伴。总之,只有依靠缜密的阴性、阳性对照才能真正在蛋白实验中披沙拣金、去伪存真。
DNA识别者——酵母单杂交
(Yeast One-Hybrid,Y1H)
而一提及蛋白质与DNA之间千丝万缕的关系,各位小伙伴立刻会向ChIP-qPCR,ChIP-RNAseq或荧光素酶报告实验等“神助攻”来寻求帮助。
可是你造么?通过酵母单杂交(Y1H),可快速鉴定与感兴趣的特定调节DNA序列(bait序列)相互作用的蛋白质,除了“明星蛋白”异源转录因子,还可找到一些其他“幕后英雄”,如DNA复制蛋白、修复蛋白及抑制蛋白。更重要的是,Y1H还有着一项得天独厚的优势:可检测蛋白异构体(isoform)与DNA特异性相互作用,而这正是依赖于敏感和特异性抗体绑定到特定靶蛋白的ChIP很难做到的。
举个栗子,当通过各类芯片筛选出了一个在肿瘤组织中异常高表达的差异基因A,可通过Y1H实验为其组织一场相亲大会:即将构建含有报告基因(基因A作为Bait序列)的酵母单细胞株,与后续导入该菌株的表达特定蛋白的表达质粒库“见面”,如果某蛋白能与上游的Bait序列“情投意合”,可使融合激活结构域(AD)与报告基因的启动子元件紧密接近,从而激活报告基因的下游转录,使得酵母可以在营养缺陷型的培养基上生长。接下来就可对该蛋白调控基因A的机制进行深入研究。
然而,任何筛选都存在假阳性,Y1H也不例外;且Y1H不提供关于DNA-蛋白质相互作用的功能性后果的任何信息。可见在生物实验中,单一的证据都是薄弱的,无论它貌似多么正确,也要通过对照和多方取证才能确定真正的事实。
升级版——酵母三交技术
(Yeast Three-hybrid,Y3H)
目前,从基本科学和临床角度上,通过Y3H来理解与RNA病毒相关的疾病过程是很重要的。而在具体的实践过程中,Y3H可以用于筛选RNA文库以及cDNA文库。由于Y3H在现阶段还是一种新技术,所以迄今为止对其的相关报道还是比较少的。
参考文献:
1)An Overview of Yeast Two-Hybrid (Y2H) Screening
2)An overview of the Yeast one-hybrid assay
3)Two Hybrid Services
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