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有害生物互作研究技术

/technology of study on pest-host interactions/
条目作者陶小荣朱敏
条目作者陶小荣

陶小荣

朱敏

朱敏

最后更新 2023-09-27
浏览 147
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研究有害生物侵染寄主过程中所编码的蛋白质与寄主因子之间相互作用的技术。

英文名称
technology of study on pest-host interactions
所属学科
植物保护学

常用的研究技术有酵母双杂交(yeast two-hybrid; Y2H)技术、双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation; BiFC)技术、谷胱甘肽巯基转移酶融合蛋白沉降(glutathione-S-transferase pull down; GST-pull down)技术和免疫共沉淀(co-immunoprecipitation; Co-IP)技术等。

在酵母细胞内验证蛋白质之间相互作用的经典方法,由美国学者S.费尔德[注]O.宋[注]于1989年建立。其原理是:真核生物的转录因子含有两个不同的结构域——DNA结合结构域(DNA-binding domain; BD)和转录激活结构域(transcription-activating domain; AD),BD和AD单独表达都不能激活报告基因的转录,但当两个待检测的蛋白质分别与BD和AD融合时,若两个靶蛋白之间存在互作,AD和BD便会在空间上充分靠近,从而激活下游报告基因的转录,因此通过检测报告基因的表达即可判断两个蛋白质之间是否存在互作关系。酵母双杂交(Y2H)技术既可用于检测蛋白质间的互作,又可大规模筛选与目标蛋白互作的因子,已广泛用于有害生物互作的研究中。

C.D.Hu[注]等在2002年提出的在活细胞中检测目标蛋白互作的技术。其原理是:将荧光蛋白切分为氮(N)端和碳(C)端的2段不发光的片段,将待检测蛋白质分别与这2个片段融合;若两个靶蛋白之间有相互作用,则会使荧光蛋白的2个片段在空间上充分靠近,从而重新组建成完整的荧光蛋白分子,并在激发光的激发下发出荧光。双分子荧光互补(BiFC)技术不仅可以直观地检测蛋白质间的互作,还能确定互作在细胞中的发生部位。BiFC技术经改进,已发展出了多色荧光互补技术,可以同时检测多种蛋白质间的互作。

在体外验证蛋白质间互作的技术。其原理是:将谷胱甘肽巯基转移酶(Glutathione-S-transferase; GST)与靶蛋白融合,融合蛋白原核表达并纯化后固定到谷胱甘肽亲和树脂上,然后将待测蛋白与亲和树脂孵育;若GST标签融合蛋白与待测蛋白间有互作,GST标签融合蛋白与待测蛋白形成的复合体便可结合到树脂上,结合物洗脱后,通过聚丙烯凝胶电泳(SDS-PAGE)分析和蛋白质免疫印迹(Western blot)检测,即可验证蛋白质间是否存在互作,或筛选得到与靶蛋白互作的蛋白质。谷胱甘肽巯基转移酶融合蛋白沉降(GST pull-down)技术操作简单,多用于进一步验证体内蛋白质互作的结果,或验证蛋白质之间是否存在直接互作。

以抗原与抗体之间的专一性为基础,研究蛋白质之间相互作用的经典方法。其原理是:通过较为温和的方式裂解生物组织或细胞,从而完整地保留互作蛋白,然后利用偶联在亲和树脂上的靶蛋白抗体免疫沉淀靶蛋白,使得可与靶蛋白在生物体内互作的蛋白质也随之共沉淀下来,再通过聚丙烯凝胶电泳分析和蛋白质免疫印迹技术对沉淀下来的蛋白质进行检测,便可验证它们之间的相互作用。免疫共沉淀(Co-IP)技术保持了蛋白质的天然状态,能够较为真实地反映蛋白质间的直接或间接互作关系。Co-IP技术不仅可用于检测目标蛋白质间的体内互作,还可用于筛选与靶蛋白互作的蛋白因子。

通过以上方法确定蛋白质间的互作后,可进一步通过在寄主中过表达,或者采用RNA干扰(RNA interference; RNAi)技术、病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing; VIGS)技术和规律成簇的间隔短回文重复(CRISPR/Cas9)技术等沉默或敲除内源基因,测定候选靶标蛋白质在有害生物致病或寄主植物抗病中的功能与作用机制。

  • MASTERS S C.Co-Immunoprecipitation from Transfected Cells// FU H. Protein-Protein Interactions. Methods in Molecular Biology.New Jersey:Humana Press,2004.
  • FIELDS S, SONG O.A novel genetic system to detect protein-protein interactions.Nature.1989,340,245-246.
  • HU C D, CHINENOV Y, KERPPOLA T K.Visualization of interactions among bZIP and Rel family proteins in living cells using biomolecular fluorescence complementation.Molecular Cell,2002,9:789-798..
  • REN L, CHANG E, MAKKY K, et al.Glutathione S-transferase pull-down assays using dehydrated immobilized glutathione resin.Analytical Biochemistry,2003,322:164-169.

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