生物大分子相互作用

1、生物大分子相互作用生物大分子相互作用EGFR-ERK/MAPK信號通路核心蛋白互作網絡 生命系統復雜性最重要的特征不僅在于其組成成分的復雜性，更在于各組成成分之間的關系，而在所有的這些關系中，蛋白質之間的相互作用在形成幾乎所有生命系統、調控各種生理/病理進程中發(fā)揮至關重要的作用。BAKER M. (2012). Proteomics: The interaction map. Nature, 484, 271-5.互互 作作 組組蛋白與蛋白相互作用 蛋白質網絡可以被表示成為一個無向圖，其中每個節(jié)點表示一個蛋白質，每條邊表示一對蛋白質節(jié)點之間的相互作用。有一些蛋白質可以以單體的形式發(fā)揮作用，但是

2、大部分的蛋白質都是和伴侶分子或是與其他蛋白質一起發(fā)揮作用的。通過神經遞質乙酰膽堿調節(jié)心肌收縮 我們體內有些肽是細胞間的化學信號，控制著情緒、行為、壓力應答、血壓、消化和癌癥發(fā)展。它們一般與細胞膜上的受體蛋白相互作用，例如G蛋白偶聯受體GPCR。GPCR負責將信息傳達到細胞內的G蛋白，從而誘導產生特定的細胞反應。用藥物激活這類GPCR可以改善相關疾病的治療，不幸的是這類藥物的研發(fā)特別困難，其中有部分原因就是缺少結合狀態(tài)或激活狀態(tài)的結構信息。HAUSCH F, HOLSBOER F. (2012). Structural biology: Snapshot of an activated pept

3、ide receptor. Nature.DNA與蛋白質相互作用與蛋白質相互作用增強子 ( transcriptional enhancer)：是真核生物基因轉錄中另一種順式調控元件，常位于啟動子上游7001000bp處，離轉錄起始點較遠，可提高轉錄效率。噬菌體展示酵母雙雜交技術免疫共沉淀染色質免疫沉淀技術表面等離子共振熒光共振能量轉移串聯親和純化生物大分子相互作用研究方法動畫將編碼某一蛋白X的DNA序列與DNA結合域BD的編碼序列融合形成一個雜交體，將編碼另一蛋白Y的DNA序列與DNA激活域AD的編碼序列融合形成另一個雜交體，當兩個雜交體共轉化酵母細胞（此酵母細胞上游有DNA結合位點的報告基

4、因），若X和Y沒有相互作用，則單獨不能激活報告基因的轉錄；若X和Y可相互作用，則使BD和AD靠近形成一個有效的轉錄激活子，激活報告基因的轉錄。因此可通過檢測報告基因的轉錄來研究蛋白質X和Y的相互作用 用途優(yōu)點蛋白-蛋白相互作用是細胞進行一切代謝活動的基礎。酵母雙雜交系統的建立為研究這一問題提供了有利的手段和方法。缺點1、它并非對所有蛋白質都適用，這是由其原理所決定的。雙雜交系統要求兩種雜交體蛋白都是融合蛋白，都必須能進入細胞核內。因為融合蛋白相互作用激活報告基因轉錄是在細胞核內發(fā)生的。2、假陽性的發(fā)生較為頻繁。所謂假陽性，即指未能與誘餌蛋白發(fā)生作用而被誤認為是陽性反應的蛋白。而且部分假陽性原因

5、不清，可能與酵母中其他蛋白質的作用有關。3、在酵母菌株中大量表達外源蛋白將產生毒性作用，從而影響菌株生長和報告基因的表達。廣泛應用于蛋白組學、基因克隆等多個分子生物學領域噬菌體展示的基本原理 (1)在p 和p 衣殼蛋白的N 端插入外源基因，形成的融合蛋白表達在噬菌體顆粒的表面，不影響和干擾噬菌體的生活周期，同時保持的外源基因天然構象，也能被相應的抗體或受體所識別；(2)利用固定與固相支持物的靶分子，采用適當的淘洗(panning)方法，洗去非特異結合的噬菌體，篩選出目的噬菌體；(3)外源多肽或蛋白質表達在噬菌體的表面，而其編碼基因作為病毒基因組中的一部分可通過分泌型噬菌體的單鏈DNA 測序推導

6、出來. 應用噬菌體展示，可合成、篩選到許多我們想要的蛋白（如融合肽、抗體、酶），這些蛋白具有預期的催化特性或結合親和力，或者具有用于胞內、胞外診斷、人體疾病免疫治療和生物催化作用時所需的特異性。用抗體將相應特定分子沉淀的同時，與該分子特異性結合的其他分子也會被帶著一起沉淀出來的技術。這種技術常用于驗證蛋白質之間相互特異性結合。免疫共沉淀（Co-Immunoprecipitation）缺點：可能檢測不到低親和力和瞬間的蛋白質蛋白質相互作用通過質譜確定捕獲的蛋白通過質譜確定捕獲的蛋白該技術主要應用于：1.組蛋白的各種共價修飾與基因表達的關系2.轉錄調控分析3.藥物開發(fā)研究將基因組DNA芯片（chi

7、p）技術與染色質免疫沉淀技術（ChIP）相結合Chip Seq由于ChIP-Seq的數據是DNA測序的結果，為研究者提供了進一步深度挖掘生物信息的資源，研究者可以在以下幾方面展開研究： （1）判斷DNA鏈的某一特定位置會出現何種組蛋白修飾； （2）檢測RNA polymerase II及其它反式因子在基因組上結合位點的精確定位； （3）研究組蛋白共價修飾與基因表達的關系； （4）CTCF轉錄因子研究。 實時分析，簡便快捷地監(jiān)測DNA與蛋白質之間、蛋白質分子之間以及藥物蛋白質、核酸核酸、抗原抗體、受體配體等等生物分子之間的相互作用，在生命科學、醫(yī)療檢測、藥物篩選、食品檢測、環(huán)境監(jiān)測、毒品檢測、法

8、醫(yī)鑒定等領域具有廣泛的應用需求。表面等離子共振原理表面等離子共振原理l1. 消逝波l2. 等離子波l3. SPR的光學原理1.消逝波l當光從光密介質入射到光疏介質時（n1n2）就會有全反射現象的產生。n1 sin1 = n2 sin2菲涅爾定理：菲涅爾定理：密疏密疏1.消逝波這表示沿X軸方向傳播而振幅衰減的一個波，這就是消逝波。全反射的光波會透過光疏介質約為光波波長的一個深度，再沿界面流動約半個波長再返回光密介質。光的總能量沒有發(fā)生改變。透入光疏介質的光波成為消逝波。 界面疏密2.等離子波 等離子體 等離子體通常是指由密度相當高的自由正、負電荷組成的氣體，其中正、負帶電粒子數目幾乎相等。 金屬

9、表面等離子波 把金屬的價電子看成是均勻正電荷背景下運動的電子氣體，這實際上也是一種等離子體。由于電磁振蕩形成了等離子波。-熒光共振能量轉移技術熒光共振能量轉移技術 熒光能量共振轉移是距離很近的兩個熒光分子間產生的一種能量轉移現象。當供體熒光分子的發(fā)射光譜與受體熒光分子的吸收光譜重疊，并且兩個分子的距離在10nm范圍以內時，就會發(fā)生一種非放射性的能量轉移，即FRET現象，使得供體的熒光強度比它單獨存在時要低的多（熒光猝滅），而受體發(fā)射的熒光卻大大增強（敏化熒光）。GFP近年來發(fā)展出了多種突變體，通過引入各種點突變使發(fā)光基團的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜均發(fā)生變化而發(fā)出不同顏色的熒光，有BFP，YFP，CF

10、P等。這些突變體使GFP應用于FRET成為可能,為FRET技術用于活體檢測蛋白質相互作用提供了良好的支持。標簽共分3部分：蛋白A鈣調素結合多肽(calmodulin binding peptide。CBP)中間連接的煙草病毒(TEV)蛋白酶識別的酶切位點。帶有TAP標簽的融合蛋白在細胞中表達，且與內源相互作用蛋白形成復合物，細胞裂解后經IsG偶聯的層析柱純化，蛋白A與IgG特異結合，從而使含有標簽的復合物得到第一次純化。為除去與柱填料非特異結合的蛋白，用TEv酶切割分離蛋白A標簽，使含有靶蛋白的復合物與層析柱分離，并經過鈣調素偶聯的親和層析柱進行第二次純化，靶蛋白上的CBP標簽可與鈣調素結合；在加