研究蛋白質(zhì)功能的方法(研究蛋白質(zhì)之間相互作用的實(shí)驗方法)
1.研究蛋白質(zhì)之間相互作用的實(shí)驗方法有哪些
白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間相互作用構成了細胞生化反應網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)主要組成部分，蛋白-蛋白互作網(wǎng)絡(luò )與轉錄調控網(wǎng)絡(luò )對調控細胞及其信號有重要意義。
把原來(lái)spaces空間上的一篇蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)間相互作用研究方法轉來(lái)，算是實(shí)驗技巧分類(lèi)目錄的首篇。一、酵母雙雜交系統 酵母雙雜交系統是當前廣泛用于蛋白質(zhì)相互作用組學(xué)研究的一種重要方法。
其原理是當靶蛋白和誘餌蛋白特異結合后，誘餌蛋白結合于報道基因的啟動(dòng)子，啟動(dòng)報道基因在酵母細胞內的表達，如果檢測到報道基因的表達產(chǎn)物，則說(shuō)明兩者之間有相互作用，反之則兩者之間沒(méi)有相互作用。將這種技術(shù)微量化、陣列化后則可用于大規模蛋白質(zhì)之間相互作用的研究。
在實(shí)際工作中，人們根據需要發(fā)展了單雜交系統、三雜交系統和反向雜交系統等。Angermayr等設計了一個(gè)SOS蛋白介導的雙雜交系統。
可以研究膜蛋白的功能，豐富了酵母雙雜交系統的功能。此外，酵母雙雜交系統的作用也已擴展至對蛋白質(zhì)的鑒定。
二、噬茵體展示技術(shù) 在編碼噬菌體外殼蛋白基因上連接一單克隆抗體的DNA序列，當噬菌體生長(cháng)時(shí)，表面就表達出相應的單抗，再將噬菌體過(guò)柱，柱上若含目的蛋白，就會(huì )與相應抗體特異性結合，這被稱(chēng)為噬菌體展示技術(shù)。此技術(shù)也主要用于研究蛋白質(zhì)之間的相互作用，不僅有高通量及簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，還具有直接得到基因、高選擇性的篩選復雜混合物、在篩選過(guò)程中通過(guò)適當改變條件可以直接評價(jià)相互結合的特異性等優(yōu)點(diǎn)。
目前，用優(yōu)化的噬菌體展示技術(shù)，已經(jīng)展示了人和鼠的兩種特殊細胞系的cDNA文庫，并分離出了人上皮生長(cháng)因子信號傳導途徑中的信號分子。三、等離子共振技術(shù) 表面等離子共振技術(shù)（Surface Plasmon Resonance,SPR）已成為蛋白質(zhì)相互作用研究中的新手段。
它的原理是利用一種納米級的薄膜吸附上“誘餌蛋白”，當待測蛋白與誘餌蛋白結合后，薄膜的共振性質(zhì)會(huì )發(fā)生改變，通過(guò)檢測便可知這兩種蛋白的結合情況。SPR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不需標記物或染料，反應過(guò)程可實(shí)時(shí)監控。
測定快速且安全，還可用于檢測蛋白一核酸及其它生物大分子之間的相互作用。四、熒光能量轉移技術(shù) 熒光共振能量轉移（FRET ）廣泛用于研究分子間的距離及其相互作用； 與熒光顯微鏡結合，可定量獲取有關(guān)生物活體內蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、DNA 和RNA 的時(shí)空信息。
隨著(zhù)綠色熒光蛋白（GFP）的發(fā)展，FRET 熒光顯微鏡有可能實(shí)時(shí)測量活體細胞內分子的動(dòng)態(tài)性質(zhì)。提出了一種定量測量FRET效率以及供體與受體間距離的簡(jiǎn)單方法，僅需使用一組濾光片和測量一個(gè)比值，利用供體和受體的發(fā)射譜消除光譜間的串擾。
該方法簡(jiǎn)單快速，可實(shí)時(shí)定量測量FRET 的效率和供體與受體間的距離，尤其適用于基于GFP 的供體受體對。五、抗體與蛋白質(zhì)陣列技術(shù) 蛋白芯片技術(shù)的出現給蛋白質(zhì)組學(xué)研究帶來(lái)新的思路。
蛋白質(zhì)組學(xué)研究中一個(gè)主要的內容就是研究在不同生理狀態(tài)下蛋白水平的量變，微型化，集成化，高通量化的抗體芯片就是一個(gè)非常好的研究工具，他也是芯片中發(fā)展最快的芯片，而且在技術(shù)上已經(jīng)日益成熟。這些抗體芯片有的已經(jīng)在向臨床應用上發(fā)展，比如腫瘤標志物抗體芯片等，還有很多已經(jīng)應用再眼就的各個(gè)領(lǐng)域里。
六、免疫共沉淀技術(shù) 免疫共沉淀主要是用來(lái)研究蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用[/url]的一種技術(shù)，其基本原理是，在細胞裂解液中加入抗興趣蛋白的抗體，孵育后再加入與抗體特異結合的結合于Pansobin珠上的金黃色葡萄球菌蛋白A(SPA)，若細胞中有正與興趣蛋白結合的目的蛋白，就可以形成這樣一種復合物：“目的蛋白—興趣蛋白—抗興趣蛋白抗體—SPA\|Pansobin”，因為SPA\|Pansobin比較大，這樣復合物在離心時(shí)就被分離出來(lái)。經(jīng)變性聚丙烯酰胺凝膠電泳，復合物四組分又被分開(kāi)。
然后經(jīng)Western blotting法，用抗體檢測目的蛋白是什么，是否為預測蛋白。這種方法得到的目的蛋白是在細胞內天然與興趣蛋白結合的，符合體內實(shí)際情況，得到的蛋白可信度高。
但這種方法有兩個(gè)缺陷：一是兩種蛋白質(zhì)的結合可能不是直接結合，而可能有第三者在中間起橋梁作用；二是必須在實(shí)驗前預測目的蛋白是什么，以選擇最后檢測的抗體，所以，若預測不正確，實(shí)驗就得不到結果，方法本身具有冒險性。七、pull-down技術(shù) 蛋白質(zhì)相互作用的類(lèi)型有牢固型相互作用和暫時(shí)型相互作用兩種。
牢固型相互作用以多亞基蛋白復合體常見(jiàn)，最好通過(guò)免疫共沉淀（Co-IP） 、Pull-down技術(shù)或Far-western法研究。Pull-down技術(shù)用固相化的、已標記的餌蛋白或標簽蛋白（生物素-、PolyHis-或GST-），從細胞裂解液中釣出與之相互作用的蛋白。
通過(guò)Pull-down技術(shù)可以確定已知的蛋白與釣出蛋白或已純化的相關(guān)蛋白間的相互作用關(guān)系，從體外傳路或翻譯體系中檢測出蛋白相互作用關(guān)系。
2.蛋白質(zhì)之間相互作用的研究方法有哪些
研究DNA-蛋白質(zhì)相互作用的實(shí)驗方法主要包括：a、凝膠阻滯實(shí)驗； b、DNase 1 足跡實(shí)驗；c、甲基化干擾實(shí)驗； d、體內足跡實(shí)驗； f、拉下實(shí)驗。研究蛋白質(zhì)/ 核酸相互作用近期采用的新技術(shù)有：核酸適體技術(shù)、生物信息學(xué)方法、蛋白質(zhì)芯片技術(shù)以及納米技術(shù)等。
蛋白（綠色熒光蛋白或紅色熒光蛋白）的載體中，共轉染到功能細胞中（一般選用 COS7 細胞）表達帶有熒光的融合蛋白.這樣，相互作用的兩種蛋白就被標上不同的熒光，可以在細胞內用熒光顯微鏡直接觀(guān)測.在進(jìn)行精確細胞定位或共定位時(shí)，必須用共聚焦熒光顯微鏡觀(guān)測.因為共聚焦熒光顯微鏡（相當于醫院給病人診斷的 CT）觀(guān)測的是細胞內一個(gè)切面上的顏色.如果在一個(gè)切面上在同一區域看到兩種顏色，就提示這兩種蛋白在該區域內有相互作用.普通熒光顯微鏡看到的是一個(gè)立體圖象，無(wú)法確定蛋白質(zhì)共定位現象.在進(jìn)行定位或共定位同時(shí)，也可以對細胞核進(jìn)行染色.這樣，在細胞中就有三種顏色.細胞核的顯色幫助你確定共定位發(fā)生的位置.上面介紹的活細胞定位，其優(yōu)點(diǎn)是表達的熒光蛋白熒光強，沒(méi)有背景，觀(guān)測方便.
3.蛋白質(zhì)結構功能研究的最新方法有哪些
蛋白質(zhì)結構研究方法進(jìn)展
X-射線(xiàn)晶體學(xué)技術(shù)
核磁共振衍射技術(shù)
電子顯微技術(shù)
質(zhì)譜法
熒光共振能量轉移技術(shù)（FRET）
同源建模預測蛋白質(zhì)結構
酵母雙雜交，三雜交
CO-IP
雙向電泳
目前已經(jīng)有許多蛋白質(zhì)結構預測服務(wù)通過(guò)因特網(wǎng)對公眾免費開(kāi)放。由于結構預測技術(shù)本身的局限性，每種預測服務(wù)都各有得失。
三級結構預測（同源建模）：
? 瑞士生物信息研究所 SWISS-MODEL
? 丹麥技術(shù)大學(xué)生物序列分析中心 CPHmodels
? 比利時(shí)拿摩大學(xué) ESyPred3D
? 英國癌癥研究中心 3DJigsaw
二級結構預測（折疊識別）：
? 美國哥倫比亞大學(xué) PredictProtein
? 英國瓦衛克大學(xué) PSIpred
? 印度昌迪加爾的微生物技術(shù)研究所 APSSP
? 歐洲生物信息研究所（EBI）Jpred
? 美國加利福尼亞大學(xué) SSpro
α-螺旋傾向性預測（從無(wú)到有）：
? 歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗室（EMBL） AGADIR
參考文獻：
[1] Masatsune Kainosho1, Takuya Torizawa1, Yuki Iwashita1, Tsutomu Terauchi1, Akira Mei Ono1 and Peter
Güntert2 Optimal isotope labelling for NMR protein structure determinations Nature 440, 52-57 (2 March 2006) |
doi:10.1038/nature04525
[2] Liu D, Lepore BW, Petsko GA, Thomas PW, Stone EM, Fast W, Ringe D. Three-dimensional structure of the quorum-quenching N-acyl homoserine lactone hydrolase from Bacillus thuringiensis.Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Aug 16; 102(33):11882-7
[3]劉買(mǎi)利 張許葉朝輝 提高生物大分子NMR分辨率和靈敏度的有效方法：TROSY和CRINEPT 波譜學(xué)雜志2004.9 371-381
[4]李慧林，施丹，任罡，等. 生物大分子的電子顯微學(xué)[M ]. 見(jiàn)：葉恒強，王元明編. 電子顯微學(xué)進(jìn)展. 北京：科學(xué)出版社， 2003.
[5]王大能，陳勇，隋森芳. 電子顯微學(xué)在結構生物學(xué)研究中的新進(jìn)展. 電子顯微學(xué)報， 2003, 10.
[6]Robinson A New Avenue for Mass Spectrometry 2006 February Vol .3 No 2 Nature publishing
[7]Schleifenbaum, A.; Stier, G.; Gasch, A.; et al. J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 11786.
[8]tockholm, D.; Bartoli, M.; Sillon, G.; et al. J. Mol. Biol., 2005, 346, 215.
4.蛋白質(zhì)結構功能研究的最新方法有哪些
蛋白質(zhì)結構研究方法進(jìn)展X-射線(xiàn)晶體學(xué)技術(shù)核磁共振衍射技術(shù)電子顯微技術(shù)質(zhì)譜法熒光共振能量轉移技術(shù)（FRET）同源建模預測蛋白質(zhì)結構酵母雙雜交，三雜交CO-IP雙向電泳目前已經(jīng)有許多蛋白質(zhì)結構預測服務(wù)通過(guò)因特網(wǎng)對公眾免費開(kāi)放。
由于結構預測技術(shù)本身的局限性，每種預測服務(wù)都各有得失。三級結構預測（同源建模）：? 瑞士生物信息研究所 SWISS-MODEL? 丹麥技術(shù)大學(xué)生物序列分析中心 CPHmodels? 比利時(shí)拿摩大學(xué) ESyPred3D? 英國癌癥研究中心 3DJigsaw二級結構預測（折疊識別）：? 美國哥倫比亞大學(xué) PredictProtein? 英國瓦衛克大學(xué) PSIpred? 印度昌迪加爾的微生物技術(shù)研究所 APSSP? 歐洲生物信息研究所（EBI）Jpred? 美國加利福尼亞大學(xué) SSproα-螺旋傾向性預測（從無(wú)到有）：? 歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗室（EMBL） AGADIR參考文獻：[1] Masatsune Kainosho1, Takuya Torizawa1, Yuki Iwashita1, Tsutomu Terauchi1, Akira Mei Ono1 and PeterGüntert2 Optimal isotope labelling for NMR protein structure determinations Nature 440, 52-57 (2 March 2006) |doi:10.1038/nature04525[2] Liu D, Lepore BW, Petsko GA, Thomas PW, Stone EM, Fast W, Ringe D. Three-dimensional structure of the quorum-quenching N-acyl homoserine lactone hydrolase from Bacillus thuringiensis.Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Aug 16; 102(33):11882-7[3]劉買(mǎi)利 張許葉朝輝 提高生物大分子NMR分辨率和靈敏度的有效方法：TROSY和CRINEPT 波譜學(xué)雜志2004.9 371-381[4]李慧林，施丹，任罡，等. 生物大分子的電子顯微學(xué)[M ]. 見(jiàn)：葉恒強，王元明編. 電子顯微學(xué)進(jìn)展. 北京：科學(xué)出版社， 2003.[5]王大能，陳勇，隋森芳. 電子顯微學(xué)在結構生物學(xué)研究中的新進(jìn)展. 電子顯微學(xué)報， 2003, 10.[6]Robinson A New Avenue for Mass Spectrometry 2006 February Vol .3 No 2 Nature publishing[7]Schleifenbaum, A.; Stier, G.; Gasch, A.; et al. J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 11786.[8]tockholm, D.; Bartoli, M.; Sillon, G.; et al. J. Mol. Biol., 2005, 346, 215.。
5.研究蛋白質(zhì)的兩種策略方法分別是什么
蛋白質(zhì)組學(xué)一經(jīng)出現，就有兩種研究策略。
一種可稱(chēng)為“竭澤法”，即采用高通量的蛋白質(zhì)組研究技術(shù)分析生物體內盡可能多乃至接近所有的蛋白質(zhì)，這種觀(guān)點(diǎn)從大規模、系統性的角度來(lái)看待蛋白質(zhì)組學(xué)，也更符合蛋白質(zhì)組學(xué)的本質(zhì)。但是，由于蛋白質(zhì)表達隨空間和時(shí)間不斷變化，要分析生物體內所有的蛋白質(zhì)是一個(gè)難以實(shí)現的目標。
另一種策略可稱(chēng)為“功能法”，即研究不同時(shí)期細胞蛋白質(zhì)組成的變化，如蛋白質(zhì)在不同環(huán)境下的差異表達，以發(fā)現有差異的蛋白質(zhì)種類(lèi)為主要目標。這種觀(guān)點(diǎn)更傾向于把蛋白質(zhì)組學(xué)作為研究生命現象的手段和方法。
6.目前研究蛋白互作都有哪些方法,其具體原理步驟特點(diǎn)分別是什么
1.根據分子大小不同進(jìn)行分離純化 蛋白質(zhì)是一種大分子物質(zhì)，并且不同蛋白質(zhì)的分子大小不同，因此可以利用一些較簡(jiǎn)單的方法使蛋白 質(zhì)和小分子物質(zhì)分開(kāi)，并使蛋白質(zhì)混合物也得到分離.根據蛋白質(zhì)分子大小不同進(jìn)行分離的方法主要有透析、超濾、離心和凝膠過(guò)濾等.透析和超濾是分離蛋白質(zhì)時(shí)常用的方法.透析是將待分離的混合物放入半透膜制成的透析袋中，再浸入透析液進(jìn)行分離.超濾是利用離心力或壓力強行使水和其它小分子通過(guò)半透膜，而蛋白質(zhì)被截留在半透膜上的過(guò)程.這兩種方法都可以將蛋白質(zhì)大分子與以無(wú)機鹽為主的小分子分開(kāi).它們經(jīng)常和鹽析、鹽溶方法聯(lián)合使用，在進(jìn)行鹽析或鹽溶后可以利用這兩種方法除去引入的無(wú)機鹽.由于超濾過(guò)程中，濾膜表面容易被吸附的蛋白質(zhì)堵塞，以致超濾速度減慢，截流物質(zhì)的分子量也越來(lái)越小.所以在使用超濾方法時(shí)要選擇合適的濾膜，也可以選擇切向流過(guò)濾得到更理想的效果 離心也是經(jīng)常和其它方法聯(lián)合使用的一種分離蛋白質(zhì)的方法.當蛋白質(zhì)和雜質(zhì)的溶解度不同時(shí)可以利用離心的方法將它們分開(kāi).例如，在從大米渣中提取蛋白質(zhì)的實(shí)驗中，加入纖維素酶和α-淀粉酶進(jìn)行預處理后，再用離心的方法將有用物質(zhì)與分解掉的雜質(zhì)進(jìn)行初步分離[3].使蛋白質(zhì)在具有密度梯度的介質(zhì)中離心的方法稱(chēng)為密度梯度（區帶）離心.常用的密度梯度有蔗糖梯度、聚蔗糖梯度和其它合成材料的密度梯度.可以根據所需密度和滲透壓的范圍選擇合適的密度梯度.密度梯度離心曾用于純化蘇云金芽孢桿菌伴孢晶體蛋白，得到的產(chǎn)品純度高但產(chǎn)量偏低.蔣辰等[6]通過(guò)比較不同密度梯度介質(zhì)的分離效果，利用溴化鈉密度梯度得到了高純度的蘇云金芽孢桿菌伴孢晶體蛋白.凝膠過(guò)濾也稱(chēng)凝膠滲透層析，是根據蛋白質(zhì)分子大小不同分離蛋白質(zhì)最有效的方法之一.凝膠過(guò)濾的原理是當不同蛋白質(zhì)流經(jīng)凝膠層析柱時(shí)，比凝膠珠孔徑大的分子不能進(jìn)入珠內網(wǎng)狀結構，而被排阻在凝膠珠之外，隨著(zhù)溶劑在凝膠珠之間的空隙向下運動(dòng)并最先流出柱外；反之，比凝膠珠孔徑小的分子后流出柱外.目前常用的凝膠有交聯(lián)葡聚糖凝膠、聚丙烯酰胺凝膠和瓊脂糖凝膠等.在甘露糖蛋白提純的過(guò)程中使用凝膠過(guò)濾方法可以得到很好的效果，純度鑒定證明產(chǎn)品為分子量約為32 kDa、成分是多糖∶蛋白質(zhì)（88∶12）、多糖為甘露糖的單一均勻糖蛋白[1].凝膠過(guò)濾在抗凝血蛋白的提取過(guò)程中也被用來(lái)除去大多數雜蛋白及小分子的雜質(zhì)[7]. 2.根據溶解度不同進(jìn)行分離純化 影響蛋白質(zhì)溶解度的外部條件有很多，比如溶液的pH值、離子強度、介電常數和溫度等.但在同一條件下，不同的蛋白質(zhì)因其分子結構的不同而有不同的溶解度，根據蛋白質(zhì)分子結構的特點(diǎn)，適當地改變外部條件，就可以選擇性地控制蛋白質(zhì)混合物中某一成分的溶解度，達到分離純化蛋白質(zhì)的目的.常用的方法有等電點(diǎn)沉淀和pH值調節、蛋白質(zhì)的鹽溶和鹽析、有機溶劑法、雙水相萃取法、反膠團萃取法等. 等電點(diǎn)沉淀和pH值調節是最常用的方法.每種蛋白質(zhì)都有自己的等電點(diǎn)，而且在等電點(diǎn)時(shí)溶解度最 低；相反，有些蛋白質(zhì)在一定pH值時(shí)很容易溶解.因而可以通過(guò)調節溶液的pH值來(lái)分離純化蛋白質(zhì).王洪新等[8]研究茶葉蛋白質(zhì)提取過(guò)程發(fā)現，pH值為時(shí)茶葉蛋白提取效果最好，提取率達到36·8%，初步純化得率為91·0%.李殿寶[9]在從葵花脫脂粕中提取蛋白質(zhì)時(shí)將蛋白溶液的pH值調到3~4，使目標蛋白于等電點(diǎn)沉淀出來(lái).等電點(diǎn)沉淀法還應用于葡萄籽中蛋白質(zhì)的提取.李鳳英等[10]測得葡萄籽蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)為3·8.他們利用堿溶法提取葡萄籽蛋白質(zhì)，得到了最佳的提取工藝為：以1*10-5mol·L-1的NaOH溶液，按1∶5的料液比，在40℃攪拌40 min，葡萄籽蛋白質(zhì)提取率達73·78%.另外還可以利用堿法提取大米蛋白，其持水性、吸油性和起泡性等均優(yōu)于酶法提取[11].利用酸法提取得到的鰱魚(yú)魚(yú)肉蛋白質(zhì)無(wú)腥味、色澤潔白，蛋白質(zhì)產(chǎn)率高達90%[12]. 蛋白質(zhì)的鹽溶和鹽析是中性鹽顯著(zhù)影響球狀蛋白質(zhì)溶解度的現象，其中，增加蛋白質(zhì)溶解度的現象稱(chēng)鹽溶，反之為鹽析.應當指出，同樣濃度的二價(jià)離子中性鹽，如MgCl2、（NH4）2SO4對蛋白質(zhì)溶解度影響的效果，要比一價(jià)離子中性鹽如NaCl、NH4Cl大得多.在葡萄籽蛋白提取工藝中除了可以利用堿溶法還可以利用鹽溶法來(lái)提取蛋白質(zhì)，其最佳提取工藝是：以10%NaCl溶液，按1∶25的料液比，在30℃攪拌提取30min，蛋白質(zhì)提取率為57·25%[10].鹽析是提取血液中免疫球蛋白的常用方法，如多聚磷酸鈉絮凝法、硫酸銨鹽析法，其中硫酸銨鹽析法廣泛應用于生產(chǎn).由于硫酸銨在水中呈酸性，為防止其對蛋白質(zhì)的破壞，應用氨水調pH值至中性.為防止不同分子之間產(chǎn)生共沉淀現象，蛋白質(zhì)樣品的含量一般控制在0·2% ~2·0%.利用鹽溶和鹽析對蛋白質(zhì)進(jìn)行提純后，通常要使用透析或者凝膠過(guò)濾的方法除去中性鹽[13]. 有機溶劑提取法的原理是：與水互溶的有機溶劑（如甲醇、乙醇）能使一些蛋白質(zhì)在水中的溶解度顯著(zhù)降低；而且在一定溫度、pH值和離子強度下，引起蛋白質(zhì)沉淀的有機溶劑的濃度不同，因此，控制有機溶劑的濃度可以分離純化蛋白質(zhì).例如，在冰浴中磁力攪拌下，在4℃預冷的培養液中緩慢。
