蛋白质相互作用组学 商冠冠 马萍 张爽 李亮

Protein-Protein interactionics 蛋白质相互作用组学是关于全部蛋白质相互作用关系的学科。 将这些蛋白的相互作用关系图谱做成包含蛋白质的信息、相互作用信息和检测相互作用的实验技术的数据库。

意义与进展 生命体结构及活动的基础和特征 揭示生命活动的规律 疾病机理及治疗的理论基础 作为新技术探索更多的生命规律 在酶催化工程及环境保护上的应用

当前进展 1.利用蛋白质片段互补研究其相互作用和文库筛选 2.通过核糖体展示进行相互作用的体外筛选和进化 3.利用膜上肽合成法分析蛋白相互作用 4.蛋白质成束法增强其相互作用的检测 5.用计算方法分析全基因组蛋白质的相互作用 6.通过蛋白质相互作用发展新的治疗方法 7.利用核磁共振法分析蛋白质相互作用

蛋白质相互作用的实验技术 标签融合蛋白（Labeled fusion protein） 免疫共沉淀（co-immunoprecipitation） 酵母双杂交（Yeast two hybrid system） 荧光共振能量转移技术（FRET） 表面等离子共振技术（Biacore SPR技术） 原子力显微镜技术（Atomic force microscopy） 噬菌体展示技术（Phage display）

不同类型的蛋白质相互作用简图

蛋白芯片检测

Received 11 January 2008 Received in revised form 14 March 2008 Accepted 21 April 2008 Available online 29 April 2008

摘要 The detection of protein–protein binding on microarrays using the fluorescence lifetime as a dynamic analytical parameter was investigated in a model system. The assay is based on Forster resonance energy transfer (FRET) and carried out with biotinylated Bovine Seru Albumin and streptavidin, labeled with the commonly used microarray dyes Alexa 555 and Alexa 647, respectively. This efficient FRET donor/acceptor pairwas employed in a competitive assay format on three different microarray surfaces:on CEL Epoxy, ARChip Epoxy and ARChip Gel surfaces .Lifetime maps were recorded according to the Rapid Lifetime Determination (RLD) scheme. Good linearity of the quenching curve was obtained in all cases.

FRET技术原理 FRET的过程中电子激发能从供体荧光分子向极近距离的受体荧光分子转移。供体分子激发后可导致受体分子受激发射，而供体分子荧光强度减弱甚至发生荧光淬灭，因此会缩短供体的荧光寿命。此外，供体分子与受体分子发射程度比率的变化可用来测定蛋白质的结合程度。 在用于荧光寿命成像时，FRET测定可通过单纯测定供体荧光来实现，该过程与激发态有关，而与探针浓度、光程长度等因素无关。FRET和FRIM技术能对在固定细胞中的蛋白质间相互作用或存在于活细胞内蛋白质间实时相互作用进行原位分析及动态研究。

实验装置

激光激发后荧光强度衰减图

实验方案流程图 阶段1 阶段2 准备蛋白试剂及样品 荧光染料标记蛋白 准备染料 连接染料 标记重组蛋白 准备细胞 显微注射 固定及染色 FRET测定 阶段1 阶段2

结果与分析

Fig. 2. Lifetime maps of Alexa 555-BSA-Biotin spots incubated with various amounts of streptavidin on three different surfaces

Fig. 3. Average lifetimes of Alexa 555-BSA-Biotin after incubation with streptavidin on (a) CEL Epoxy slides, (b) ARChip Epoxy slides, and (c) ARChip Gel slides and linear fits.

在三种surfaces添加标记的streptavidin后，其荧光寿命变化均非常明显，说明了两种蛋白结合的过程。 当streptavidin浓度为100nM时，三种 surfaces上供体蛋白分子表现出完全荧光淬灭，但Epoxy surfaces最明显，说明了蛋白间的结合非常紧密。 三种surfaces， streptavidin的浓度与荧光寿命均表现出较好的线性关系，而Cel surfaces线性最好，最适合我们的实验设计。 从结果还可得出，对受体蛋白和表面系数都没有特殊要求，因此应用比较广泛。

FRET技术的优缺点 优点： 1.good precision, sensitivity and little susceptibility for interferences，a high degree of flexibility and multiexponential 2.在活细胞生理条件下实时对细胞内蛋白质-蛋白质间相互作用进行动态研究 缺点：光学仪器的信噪比影响

基于不同光学平台的FRET显微技术 W-FRET ：单光子常规宽场FRET显微术 C-FRET：单光子共聚焦-FRET显微术 Confocal- FRET：单光子全内反射-FRET显微术 MP-FRET ：多光子-FRET显微术

相关数据库 生物分子相互作用网络数据库（BIND） 蛋白相互作用数据库（DIP） 蛋白相互作用数据库的JSP链接http://point.bioinformatics.tw/intro/intro.jsp

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