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《Nature Methods》:蛋白质相互作用高通量筛选新系统

生物通 2019-06-23 22:52:07

“这种新方法的力量是扩大研究范围,”文章通讯作者,Salk基因组分析实验室主任Joseph Ecker说。“这项研究可以解决我们以前无法解决的基本生物学相互作用问题。”

细胞内部各种蛋白相互作用如一个社交网络。制作相关图谱将有助于识别不同蛋白质功能,同时,还能帮助人们拼凑不同分子通路和细胞进程。例如,一个新发现的蛋白质如果与其他新陈代谢相关蛋白质相互作用,研究人员就可推断,该蛋白质可能是治疗代谢紊乱的靶点之一。


长期以来,人们一直依赖酵母双杂试验(standard high-throughput yeast two-hybrid assays)测定蛋白质相互作用。酵母双杂需要使用一种已知蛋白(被称作诱饵蛋白),来钓取其他相关蛋白(被称作猎物蛋白)。为了找到所有相互关系,如果想了解1000个蛋白质在细胞内的互作模式,就需要进行1000个单独实验,让每个诱饵蛋白与细胞内所有蛋白互动一遍。


“使用现有的方法,研究人员每检测一种蛋白质都不得不从初步筛查实验开始单独复检,”本文一作、Ecker实验室的研究生Shelly Trigg说。“但是,这对深度筛选来说没有帮助。”


Ecker和Trigg的新方法让蛋白质的相互作用组学变得更有效率。


将编码蛋白质的基因分别连在两个质粒上再导入细胞。如果两种蛋白在细胞内发生互作,质粒上的Cre基因就会被激活,在它的牵引下两个独立质粒上的两种基因就会连在一起。如此一来,通过基因测序便可迅速找到它们。研究小组构建了大量酵母细胞库,每个都含有通过随机组合在质粒中插入的不同蛋白质编码基因。通过选择培养基筛选发生重组的细胞(细胞内含有相互作用蛋白),再利用高通量DNA测序来识别究竟是哪两种蛋白质。如此一来,将不再局限于每次只能检测1种诱饵蛋白。蛋白与lncRNAs相互作用定量预测


研究人员利用CrY2H-seq一个月内对拟南芥1800多种转录因子蛋白重复做了10次相互作用检测(大约一周时间,即可完成1800多个蛋白质相互作用解析)。每次实验排列组合总数高达400万个。他们共计发现了8000多个蛋白质相互作用,对拟南芥转录因子相互作用有了新的认识,这组图谱有助于回答长期以来有关某些转录因子是否具有功能的疑问。研究人员发现了一些相对未知的转录因子能与一些已知的转录因子发生相互作用,能调节植物对生长素的反应。


将来,该方法可被用来测试更大规模的蛋白质组,例如人类细胞(含有2万种不同蛋白),这种更便捷,更快的方法也可用于不同条件下细胞整个蛋白质相互作用变化研究。


原文标题


CrY2H-seq: a massively multiplexed assay for deep-coverage interactome mapping