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综述

当前蛋白质组学，2007年，4，17-27

1717

1570-1646/07$50.00+.001570-1646/07$50.00+.00

©2007BenthamSciencePublishersLtd.©2007边沁科学出版有限公司

DetectionofProtein-ProteinInteractionsUsingProtein-Fragment相互作用检测蛋白质利用蛋白质片段

ComplementationAssays（PCA）互补分析（PCA）的

EmmaBarnard,NeilV.McFerran,JohnNelsonandDavidJ.Timson艾玛巴纳德，尼尔五McFerran，约翰尼尔森与DavidJ.廷森

**

SchoolofBiologicalSciences,Queen'sUniversityBelfast,MedicalBiologyCentre,97LisburnRoad,BelfastBT97BL,生物科学学院，贝尔法斯特女王大学，医学生物学中心，97利斯路，贝尔法斯特BT97BL，

UK英国

Abstract:

Protein-proteininteractionsplayacentralroleinmanycellularprocesses.摘要：

蛋白质相互作用演奏许多细胞过程的一个中心角色。

Theircharacterisationisnecessaryin他们的特征是有必要的

ordertoanalysetheseprocessesandforthefunctionalidentificationofunknownproteins.为了分析这些过程和未知的蛋白质功能鉴定。

Existingdetectionmethods现有的检测方法

suchastheyeasttwo-hybrid（Y2H）andtandemaffinitypurification（TAP）methodprovideameanstoanswerrapidly如酵母双杂交（Y2H）和串联亲和纯化（TAP）的方法提供了一种手段，迅速​​作出回答

questionsregardingprotein-proteininteractions,buthavelimitationswhichrestricttheirusetocertaininteractionnet-疑问蛋白质相互作用，但其使用的限制，限制某些交互网

works;furthermoretheyprovidelittleinformationregardinginteractionlocalisationatthesubcellularlevel.工程;此外，他们提供的资料很少关于在亚细胞水平定位的互动。

Thedevelop-的发展，

mentofprotein-fragmentcomplementationassays（PCA）employingafluorescentreportersuchasamemberofthegreen彪的蛋白质片段互补分析（PCA）的用人绿色荧光记者成员如

fluorescentprotein（GFP）familyhasledtoanewmethodofinteractiondetectiontermedBimolecularFluorescentCom-荧光蛋白（GFP）的家庭，导致了相互作用检测新方法被称为双分子荧光的COM

plementation（BiFC）.plementation（BiFC）。

Theseassayshavebecomeimportanttoolsforunderstandingproteininteractionsandthedevelop-这些化验已成为蛋白质相互作用的重要工具，对于理解和发展，

mentofwholegenomeinteractionmaps.彪全基因组的互动地图。

BiFCassayshavetheadvantagesofverylowbackgroundsignalcoupledwithBiFC检测有优势，再加上非常低背景信号

rapiddetectionofprotein-proteininteractionsinvivowhilealsoprovidinginformationregardinginteractioncompartmen-快速检测蛋白质相互作用的蛋白质在体内，同时还提供有关信息交互compartmen-

talisation.talisation。

ModifiedformsoftheassaysuchastheuseofcombinationsofspectralvariantsofGFPhaveallowedsimulta-该法修改形式，如用绿色荧光蛋白的光谱变异组合已允许simulta-

neousvisualisationofmultiplecompetinginteractionsinvivo.neous多个相互竞争的可视化体内的相互作用研究。

Advantagesanddisadvantagesofthemethodarediscussed该方法的优点和缺点进行了讨论

inthecontextofotherfluorescence-basedinteractionmonitoringtechniques.在技术方面的其他荧光的交流，监控。

KeyWords:

Protein-proteininteractions,greenfluorescentprotein,proteincomplementationassay,bimolecularfluorescent关键词：

蛋白质与蛋白质相互作用，绿色荧光蛋白，蛋白质互补法，双分子荧光

complementation,EGFP,twohybridscreen.互补，绿色荧光蛋白，两个杂交筛选。

INTRODUCTION简介

Manyprocessesinlivingcellsarecontrolledbythefor-活细胞中的许多过程控制的供

mationofstableortransientprotein-proteininteractions;mation稳定或瞬时蛋白质的相互作用;

theseincludetranscription,translation,signaltransduction其中包括转录，翻译，信号转导

andcelldivision.和细胞分裂。

Theabilitytoidentifytheseinteractionsis能够识别这些相互作用的

crucialforthecharacterisationofsuchcellularprocesses.关键的过程表征这种细胞。

Furthermoreithasbeenshownthatdatagainedfromprotein此外，它的数据已经表明，获得的蛋白质

interactionstudiescanalsobeusedtodeterminefunctionsof相互作用的研究也可用于确定职能

unknownproteins（Schwikowskietal.,2000）.未知的蛋白质（Schwikowski等。

，2000）。

Thereare有

manymethodscurrentlyinuseforthedetectionofprotein蛋白质的检测方法很多目前在使用

interactionswithnewmethodscontinuallybeingdeveloped用新方法不断地互动发展

（Piehler,2005）.（Piehler，2005）。

Majorexistingmethods,forinvivodetection现有的主要方法，在体内检测

ofinteractions,includetheyeasttwohybrid（Y2H）,tandem的相互作用，包括酵母双杂交（Y2H），串联

affinitypurification（TAP）tagging,fluorescenceenergy亲和纯化（TAP）的标记，荧光能量

transfer（FRET）andmorerecentlyprotein-fragmentcom-转移（FRET），最近蛋白片段的COM

plementationassays（PCA）（ReviewedbyFigeys,2003;plementation检测法（PCA）（2003年点评人Figeys;

Mengetal.,2005）.孟等人。

，2005）。

YEASTTWOHYBRID（Y2H）酵母双杂交（Y2H）

Designedanddevelopedin1989byFieldsandSong,the1989年设计和开发的领域和宋，

originalyeasttwo-hybridsystemdetectstheinteractionbe-原来的酵母双杂交系统检测到相互作用的，

tweentwoproteinstaggedtofunctionallyessentialdomains标签的两种蛋白质之间在功能上根本领域

oftheyeasttranscriptionalfactor,Gal4p.酵母的转录因子，Gal4p。

Gal4pcontainsanGal4p包含

N-terminalDNAbindingdomain（DBD）andaC-terminalN端的DNA结合域（的DBD）和C-末端

transcriptionactivationdomain（TAD）（FieldsandSong,转录激活域（TAD）的（字段，宋，

1989）.1989年）。

TheDBDofGal4pisfusedto'bait'proteinXand该Gal4p的DBD融合的是'诱饵'蛋白X和

*AddresscorrespondencetothisauthorattheSchoolofBiologicalSci-*通讯地址这部科幻作家在学校的生物，

ences,Queen'sUniversityBelfast,MedicalBiologyCentre,97Lisburnences，贝尔法斯特女王大学，医学生物学中心，97利斯

Road,BelfastBT97BL,UK;Tel:

+44-（0）2890975875;Fax:

+44-（0）28道，贝尔法斯特BT97BL，英国，电话：

+44-（0）2890975875传真：

+44-（0）28

90975877;E-mail:

d.timson@qub.ac.uk90975877，电子邮件：

d.timson@qub.ac.uk

TADfusedto'prey'proteinY.AloneTADisinactive;how-泰特融合'猎物'蛋白华独自泰特是无效的，如何，

everassociationwithDBDuponXandYinteractionre-协会根据以往的X和Y的DBD相互作用重新

storesGal4pactivity（FieldsandSong,1989）.商店Gal4p活动（场，宋，1989）。

SinceitsinventiontheY2Hsystemhasbeenusedexten-自发明Y2H系统已用于exten-

sivelytodetectprotein-proteininteractions.sively检测蛋白质相互作用。

Theyeasttwo酵母双

hybridtechnologyisapowerfulandbroadlyappliedsystem混合动力技术是一个强大而广泛的应用系统

thathassincebeenimplementedinstudiesofinteractions已被执行的相互作用的研究

withinyeast（Uetzetal.,2000;Itoetal.,2001）,bacteria在酵母（Uetz等。

，2000Ito等人，2001年。

），细菌

（McCraithetal.,2000;Joungetal.,2000）andthefruitfly（McCraith等。

，2000等。

蓝忠，2000年）和果蝇

（Formstecheretal.,2006）.（Formstecher等。

，2006）。

Ithastheadvantageofdetecting它具有探测优势

interactionsinvivo（McAllister-Hennetal.,1999）inasim-体内相互作用（麦卡利斯特-亨恩等。

，1999年）在SIM卡

pleandsensitivemanner.PLE的和敏感的态度。

Aseriesofadaptationsofthe一个系列的改编

originalsystem（Chienetal.,1991;Cagneyetal.,2000;原系统（Chien等人。

，1991年卡格尼等，2000。

;

Uetz,2001）hasallowedforthewide-scaleanalysisofwholeUetz，2001）所允许的尺度分析全宽

librariesofinteractionsinyeastpermittingtheinvestigation在酵母的相互作用库允许调查

ofahigherlevelofproteomeorganisationandtheassembly大会的一个更高的水平和蛋白质组组织

ofinteractionnetworkmaps（MayerandHeiter,2000）.网络的互动地图（Mayer和Heiter，2000）。

The该

Y2HsystemhasprogressedrapidlyovertheyearstobecomeY2H系统已经发展多年迅速，成为

perhapsthemostwidelyusedinteractiondetectionsystem.也许是最广泛使用的检测系统的相互作用。

Despiteitspopularitywithmolecularbiologists,theY2H尽管它的普及与分子生物学家，在Y2H

systemhasseverallimitations.系统有几个限制。

Splitdomainsofatranscriptionalfactor,suchasGal4p分裂域的转录因子，如Gal4p

maybethestandardchoiceforstudyingproteininteractions可能是标准的选择蛋白质相互作用研究

（ImminkandAngenent,2002）.（Immink和Angenent，2002）。

HoweverMaandPtashne但是马和Ptashne

（1987）,foundthatrandom'bait'sequenceswhenfusedto（1987年）发现，随机'诱饵'序列融合时

theGal4pDNA-bindingdomainwereenoughtoactivatethe在Gal4pDNA结合域就足以启动

transcriptionfactorwithouttheneedforaninteractionwith转录因子而不需要互动与

theactivationdomainorassociated'prey'protein.激活域或相关的猎物的蛋白质。

Autoacti-Autoacti-

vationofthetranscriptionfactorgivesrisetothegeneration的转录因子vation引起的一代

of'falsepositives',perhapsthemostcommonproblemwith作者：

误报'，也许是最常见的问题与

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18CurrentProteomics,2007,Vol.18当前蛋白质组学，2007年，第。

4,No.14，第1号

Barnardetal.巴纳德等。

theY2Hsystem.在Y2H系统。

Falsepositivesarebroughtaboutbyinter-误报所带来的跨

actionsofanon-biologicalorigin,whichoccurindepend-原产地行动的非生物，其中发生independ-

entlyofanyphysiologicallyrelevantprotein-proteininterac-ently任何有关生理蛋白质相互作用

tion;thatisthosewhichonlyoccurinthecontextofthetion，这是那些只出现在上下文

screen,andwouldnotnormallyoccurundernormal,non-屏幕上，通常不会发生在正常，非

Y2H,physiologicalconditions（Sempleetal.,2002;DroitetY2H，生理条件（深培等人。

，2002年所有权等

al.,2005;Fields,2005）.铝;。

，2005场，2005年）。

Theuseofatranscriptionfactoralsorestrictsprotein使用的因素也限制了蛋白质的转录

interactionstothenucleus（Von-Meringetal.,2002）.）相互作用的原子核（冯-Mering等。

2002。

There-目前，

foremanyproteinsarenotintheirnativecompartmentsor车厢前许多蛋白质都没有在家乡或

recognizedphysiologicalenvironmentandnoinformation公认的生理环境，没有信息

regardinginteractionlocalizationcanbededuced.关于本地化的互动可以推断。

This这

shortcomingoftheY2Halsomakesmembraneandmem-Y2H的缺点也使膜与膜，

brane-associatedproteinswhichaccountfor30%ofthepro-膜相关蛋白的亲占了30％，

teome（Piehler,2005）inaccessibletothestandardversionofteome（Piehler，2005年）人迹罕至的标准版本

thescreen（McAllister-Hennetal.,1999）.屏幕（麦卡利斯特-亨恩等。

，1999）。

ThereareotherproblemsassociatedwiththeY2H还有一些相关的其他问题Y2H

screen.屏幕。

Theoriginalsystemcannotdetectinteractionsbe-原来的系统是无法检测的相互作用，

tweenthreeormoreproteinsatanyonetime;someinterac-之间三个或更多的时间在任何一个蛋白质，一些相互作用

tionsthereforemaybemissedifathird'bridge'proteinis系统蒸发散，因此可能会错过，如果三分之一'桥梁'蛋白

involved.参与。

AnadaptedsystemdevelopedbyZhangandLau-经过改编的系统开发的张刘和-

ter（1996）,overcamethisproblemandallowedfordetection之三（1996年），克服了这一问题，并允许检测

ofinteractionswithinaternarycomplex.在一个复杂的相互作用三元。

Thetwoproteins这两个蛋白质

arefusedtoDBDandTADdomainswhilethethirdprotein是融合DBD和TAD的领域，而第三个蛋白质

isfusedtoanuclearlocalisationsignal.融合是一个核定位信号。

Thismodification这一修改

alsocarriesitsownproblemssuchasthedetectionofinter-还进行检测间自己的问题，例如，

actionsthatdon'trequirethethirdprotein（CausierandDa-行动不需要第三蛋白（Causier和DA-

vies,2002）.争夺，2002）。

Furthermorethethirdproteinmaypromoteor此外，该蛋白可能促进或第三

inhibitformationofthetwo-hybridinteractioncomplex抑制复合物形成的双杂交相互作用

（Drees,1999）.（德雷斯，1999）。

Achiefconcernwhenchoosi