蛋白质相互作用

蛋白质相互作用Protein-proteininteractions2蛋白质相互作用（protein-proteininteraction,PPI）是指两个或两个以上的蛋白质分子通过非共价键形成蛋白质复合体（proteincomplex）的过程。概念01020304050607080910111213141516171819202122232425262728292016MayMondayWednesdayTuesdayThursdayFridaySaturdaySunday蛋白质相互作用的实验技术2研究蛋白质相互作用的生物信息学方法3蛋白质相互作用的分子结构基础1Contents目录3031蛋白质相互作用的分子结构基础Chapter14相互作用区域是蛋白质相互作用的结构基础InteractionDomain-Structralbasisforproteininteraction蛋白质之间的相互作用与其所具有的特定结构域密不可分。典型蛋白质相互作用的结构域是一个具有结合专一性的独立折叠元件，可以插入新的蛋白质中并保留结合靶部位的能力。它们的相互作用多是通过2个多肽表面几何构型和静电力而相互连接。PDZ结构域LIM结构域DD结构域SH结构域PH结构域EH结构域相互作用区域是蛋白质相互作用的结构基础InteractionDomain-Structralbasisforproteininteraction1.PDZ结构域2.LIM结构域相互作用区域是蛋白质相互作用的结构基础InteractionDomain-Structralbasisforproteininteraction3.DD结构域4.SH结构域相互作用区域是蛋白质相互作用的结构基础InteractionDomain-Structralbasisforproteininteraction5.PH结构域6.EH结构域蛋白质相互作用的实验技术Chapter29蛋白质相互作用研究方法酵母双杂交系统(Yeasttwo-hybridsystem,Y2H)串联亲和纯化(Tandemaffinitypurification,TAP)免疫共沉淀(Co-immunoprecipitation,Co-IP)GSTPull-down双分子荧光互补(Bimolecularfluorescencecomplementation,BiFC)荧光共振能量转移(Fluorescenceresonanceenergytransfer，FRET)表面等离子共振分析(Surfaceplasmonreson-anceanalysis)蛋白质芯片技术酵母双杂交系统(Yeasttwo-hybridsystem,Y2H)原理：理论基础是很多真核生物的转录因子由两个有不同功能的结构域组成：转录激活结构域(Transcriptionalactivationdomain,AD)和DNA结合结构域(DNAbindingdomain,BD)。优点：简便、易用、费用低廉,能检测到瞬时或较弱的蛋白质相互作用。缺点：较高的假阳性，不能真实反映蛋白质在自身细胞中的相互作用串联亲和纯化(Tandemaffinitypurification,TAP原理：传统的TAP标签蛋白由ProteinA、TEV蛋白酶可剪切序列和钙调蛋白结合肽(Calmodulin-bindingpeptide,CBP)组成。AP技术通过两步亲和纯化来减少非特异性蛋白结合。优点：首先，TAP能减少非特异性蛋白结合；其次，TAP能保留蛋白复合物在细胞内的修饰和结合状态。缺点：需要较多的样本材料来提取蛋白，价格比较昂贵，不能高效检测到瞬时或较弱的蛋白质相互作用免疫共沉淀(Co-immunoprecipitation,Co-IP)原理：利用抗体和抗原之间特异性的识别和结合，通过亲和纯化，分离出抗原蛋白和单克隆抗体。优点：保留蛋白质的修饰和结合状态，同时所需的样本量较少。缺点：Co-IP特异性较低双分子荧光互补(BiFC)原理：将荧光蛋白分成两个无独立功能的片段，分别与bait蛋白和prey蛋白融合表达。优点：能简单方便地通过观察荧光鉴定蛋白质相互作用缺点：不能实时反应蛋白质的结合和分离情况。荧光共振能量转移(FRET)原理：FRET在蛋白质相互作用研究的基本原理是分别将bait蛋白、prey蛋白与相应的供体荧光基团(如ECFP)和受体荧光基团(如EYFP)融合优点：能检测到瞬时、较弱的蛋白质相互作用；能同时检测到两蛋白的细胞分布和作用位点。缺点：光谱可能存在重叠，影响实验结果研究蛋白质相互作用的生物信息学方法Chapter31601蛋白质相互作用预测a)PSIMAP(proteinstructuralinteractomeMAP)b)PEIMAP(proteinexperimentalinteractionMAP)02蛋白质相互作用数据库原理：是计算它们之间的欧几里德距离是否在特定的临界值内。如果两个结构域中至少有五个原子的距离在5Å之内，那么这两个结构域之间存在相互作用。方法FullAtomContact(FAC)PSIMAPSampledAtomContact(SAC)PSIMAPBoundingBoxContact(BBC)PSIMAP最精确节约时间和搜索空间01蛋白质相互作用预测a)PSIMAP(proteinstructuralinteractomeMAP)b)PEIMAP(proteinexperimentalinteractionMAP)原理：PEIMAP方法以BIND、DIP、MINT、IntAct和HPRD数据库提供的实验数据为基础，根据“同源性”预测蛋白相互作用，即一种物种中的两种蛋白质有相互作用，那么在其他物种中，这两种蛋白质的同源蛋白也应存在相互作用02蛋白质相互作用数据库进化信息镜像树关联性突变蛋白质结构同源建模线串法基因组信息系统发育谱基因邻接基因融合运用生物信息学方法可以从已知数据库中分析比较未知蛋白质的功能及其相关的相互作用蛋白。数据库的数据主要来源于SwissProt，另外，还包括MitoP、MitoProteome、HPRD和GeneOnto-logy(GO)database。这些数据经过处理后，冗余数据被删除。根据PSIMAP和PEIMAP运算法预测蛋白质相互作用。然后，将KEGG、OMIM和dbSNP这些数据库整合进来。