來源：生命科學 關 薇, 王 建, 賀福初*（軍事醫學科學院放射與輻射醫學研究所，北京 100850）
摘 要：隨著2000 年酵母大規模蛋白質相互作用網絡圖譜的成功描繪，蛋白質相互作用特別是大規模蛋白質相互作用研究成為生命科學領域的又一個研究熱點。酵母、果蠅、線蟲以及人類蛋白的大規模相互作用圖譜的相繼完成，不僅對系統研究細胞內各種生命活動有著重要意義，也標志著蛋白質相互作用研究方法的不斷發展和完善。本文綜述了當前大規模研究蛋白質相互作用的技術方法并進行了比較分析。每種技術都有其各自的優缺點，在實驗中要根據不同的要求和目的選擇適宜的方法。
關鍵詞：蛋白質相互作用；酵母雙雜交；串聯親和純化
The advance in research methods for large-scale protein-protein interactions
GUAN Wei, WANG Jian, HE Fu-Chu*
(Beijing Institute of Radiation Medicine, Beijing 100850, China)
Abstract: In 2000, the first network of large-scale protein-protein
interactions was accomplished in yeast. It was a historic moment and became
another hot spot of protein research. Subsequently, such proteins interaction
maps were also brought to success in the fly, worm and even human during five
years. So rapid progress in large-scale protein-protein interactions turned up
many new angles of view for investigating the mechanisms of cell functions,
actually it also suggested the development and complement of research method
itself. In this article we summarized the progress of techniques in
large-scale protein-protein interactions and showed their differences. Anyway,
the researchers should choose right means to perform their diverse intentions.
Key words: protein-protein interaction; yeast two hybrid; tandem affinity
purification
人類基因組測序的完成標志著一個新的生物學研究時代——后基因組時代(post-genomic era)的來臨。科學家們的研究熱點又回到蛋白質上，全基因組的序列信息并不足以解釋及推測細胞的各種生命現象，蛋白質才是細胞活性及功能的最終執行者。構成細胞的所有組成蛋白有多少；他們的動態相互作用關系又如何；細胞內所有蛋白即蛋白質組又是怎樣組織在一起形成有功能、有秩序的網絡結構？
這些問題的解決才是最終闡明細胞中各種生命活動機制的關鍵所在[1]。
1 大規模蛋白質相互作用研究的目的及意義
生物體內各種生命信息由不同的基因經轉錄、翻譯傳遞到相應的蛋白質上并使其具有各自的生化特性及生物學活性；但每個蛋白質并不是獨立的在細胞中完成被賦予的功能，它們在細胞中通常與其他蛋白質相互作用形成大的復合體，在特定的時間和空間內完成特定的功能，而且有些蛋白質的功能只有在復合體形成后才能發揮出來，如依賴于構象變化或翻譯后修飾的蛋白質功能[2]
；另一方面，某些蛋白質可能參與了不止一個的復合體，簡單的兩兩相互作用研究就不足以闡明這種更為復雜的相互作用，因此，大規模、高通量的蛋白質相互作用研究應運而生，其目的是在細胞的特定生理條件下，從一個蛋白到多個蛋白，從一個復合體到多個復合體，進而描繪出整個蛋白質組中蛋白間相互作用的網絡圖。基于這些作用關系，科學家們才能從真正意義上闡明一個蛋白質的功能，才有可能研究細胞中某一生理活動中所有相關蛋白質的變化及作用機制。大規模蛋白質相互作用的研究還有助于了解細胞中不同生命活動之間的相互關系。
2 大規模蛋白質相互作用的研究策略及方法
研究蛋白質相互作用時要根據不同的實驗目的及條件選擇不同的實施策略。研究已知蛋白間的相互作用人們關注的是蛋白間能否發生結合，實驗本身更趨向于驗證性，因此，應選擇操作性強、可信度高、接近生理條件的技術方法，盡量減少實驗本身帶來的假陰性或假陽性。若研究者想得到細胞中能與某一蛋白結合的所有未知蛋白質，則實驗的關鍵是得到細胞中含有靶蛋白的復合體，經過有效地分離純化后，逐一鑒定復合物中的各個組分；或者采用一對多的篩選方法，如酵母雙雜交，在建立的蛋白表達文庫中檢測可能與靶蛋白相互作用的蛋白質。值得注意的是在這一策略中實驗結果的進一步驗證是必不可少的。目前用于大規模研究蛋白質間相互作用的方法包括酵母雙雜交、串聯親和純化、質譜鑒定、蛋白芯片以及基于生物信息學的分析方法等。
2.1 酵母雙雜交 該系統由Fields 和Song[3]首先在研究真核基因轉錄調控時建立。利用真核生長轉錄因子的兩個不同的結構域：DNA結合結構域(DNAbinding domain)和轉錄激活結構域(transcription-activating
domain)，分別與目標蛋白X
及可能與目標蛋白相互作用的蛋白Y 相連，并共同轉入酵母細胞。如果蛋白X與Y能夠發生相互作用就能使轉錄因子原來分開的兩部分結合，形成完整的活性形式從而激活下游報告基因。通過檢測報告基因的表達產物就可判斷兩種蛋白是否發生相互作用[4~5]。
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