两种蛋白之间相互作用的研究方法之酵母双杂交技术

蛋白质与蛋白质之间的相互作用是细胞的各种重要生理活动，细胞对外界环境及内环境作用的反应等的纽带，通过这个纽带可以形成信号转导网络系统。研究两种蛋白之间是否具有相互作用，为深入认识和理解各种生命现象提供了必要的前提。

蛋白质与蛋白质之间的相互作用能产生许多效应，如改变蛋白质的动力学，形成特异底物作用通道，生成新的结合位点，使蛋白质失活，改变蛋白质对其作用底物的专一性等。了解蛋白质相互作用的方式、作用程度、作用结果，将有助于解决蛋白质功能的分析、生命发育的探索、疑难病理的研究、有效药物的开发等众多问题。

如STING蛋白是2008年发现的参与抗病原微生物固有免疫反应的重要蛋白之一，是一个非常有前景的药物靶点。研究发现激活STING信号通路，可以提高机体的免疫应答，有利于抵抗病原微生物的入侵，但是STING的持续激活，会使机体产生过量的I型干扰素和其他细胞因子，导致自身免疫性疾病的发生。基于STING 蛋白在先天免疫反应中的重要作用和STING 蛋白的保守调节，STING 蛋白受蛋白质相互作用的调节，寻找与STING 蛋白相互作用的蛋白最为需要。

有研究者应用酵母双杂交技术筛选出与干扰素刺激因子(STING)相作用的分子，为深入研究STING 蛋白的分子水平的功能奠定基础[1]。方法是利用基因克隆的方法构建酵母双杂交质粒pGBKT7-STING。应用酵母杂交技术从人胚肾cDNA 库中筛选出与STING 蛋白相互作用的蛋白，并在酵母中从新验证其相互作用。结果应用酵母双杂交系统筛选出与STING 蛋白相作用的19 个候选分子，成功构建pGBKT7-STING 质粒，且可以在酵母中表达。研究发现应用酵母双杂交技术可筛选出与STING 蛋白相互作用蛋白。

β-淀粉样前体蛋白APP水解产生的β-淀粉样蛋白(Aβ)在阿尔茨海默氏症的发病机理中起着重要的作用，BACE被认为是Aβ形成的关键酶，已经成为近年来阿尔茨海默氏症研究及筛选药物靶的热点之一。 为了更好的认识和理解BACE在阿尔茨海默氏症病理过程中的作用机制，研究者利用了酵母双杂交法筛选与之有相互作用的蛋白[2]。

研究者使用BACE作为诱饵蛋白筛选人胎脑文库后，得到65个阳性克隆。经测序和序列比对，选择了3个蛋白进行深入研究:分别为flotillin蛋白、毒蕈碱受体CHRM1蛋白及乙酰胆碱酯酶膜锚定蛋白。β-半乳糖苷酶活性测定说明这三个蛋白在酵母AH109中可以与BACE发生相互作用。同时研究者还构建了可以在哺乳动物细胞中表达的这三个蛋白的质粒，为进一步验证它们是否能在哺乳动物细胞中发生相互作用做好了准备。该研究首次发现了flotillin蛋白、CHRM1以及乙酰胆碱酯酶膜锚定蛋白都能与BACE发生直接相互作用，为进一步研究BACE的定位、在AD病理作用中的信号传导途径及作用机制提供了依据。

通过对蛋白质间相互作用的研究，找出网络中的蛋白质调控路径，发现网络的中心节点蛋白，将有助于了解AD的发病机制。酵母双向杂交系统可以筛选cDNA文库所编码的与已知蛋白特异作用的成分，这种筛选过程不但揭示了许多已知蛋白之间的未知作用，而且开发出许多从未涉及的新编码产物，不仅对于探究疾病的发病机制有帮助，还可以帮助预测药物分子和蛋白分子相互作用，明确药物作用的靶点，据此设计合理有效的药物分子。

[1] 酵母双杂交技术筛选与STING 蛋白相互作用的蛋白[J].

[2] 酵母双杂交法筛选与BACE蛋白有相互作用的蛋白[J].