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研究蛋白質(zhì)相互作用的新技術(shù)

日期:2016-04-26 09:24:51

 近期,來自多倫多大學(xué)Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute (LTRI)Donnelly中心的一組研究人員,開發(fā)出一種新技術(shù),可以將細胞內(nèi)的DNA條形碼拼接在一起,以同時搜尋數(shù)百萬個蛋白質(zhì)配對,用以分析蛋白質(zhì)相互作用。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在422日的《Molecular Systems Biology》雜志上。

 

近年來,DNA條碼技術(shù)使得科學(xué)家們能夠進行高度并行的實驗,在實驗中,許多不同類型的細胞可以在同一試管中進行測試。新一代DNA測序進一步使得這一切成為可能,其可以有效地計算條形碼,并“讀出”結(jié)果。然而,可以組合在同一試管內(nèi)的實驗的數(shù)量,往往因編碼細胞的類型而受到限制。能夠讓條形碼在細胞內(nèi)融合在一起,意味著科學(xué)家現(xiàn)在可以打破這個障礙。這一新技術(shù),可以相同的價格,使研究人員探索發(fā)現(xiàn)的速度提高10倍。

 

本文資深作者Frederick (Fritz) Roth指出:“使用DNA條形碼,用于多路復(fù)用實驗,一直是一種非常強大的技術(shù)。不過,一直都是在單維空間上,在某種意義上,我們只能每個條形碼讀取一次實驗。通過結(jié)合細胞內(nèi)的條形碼,我們可以大大提高可以結(jié)合在同一試管內(nèi)的實驗的數(shù)量。”

 

在一種廣泛使用的方法(稱為酵母雙雜交,Y2H)中,攜帶一個“誘餌”蛋白的酵母細胞,與攜帶一個“獵物”蛋白的酵母細胞雜交。Y2H系統(tǒng)是可操縱的,因此,只有細胞中的“誘餌”蛋白和“獵物”蛋白質(zhì)粘在一起,細胞才能生存,這使得科學(xué)家可以觀察到,蛋白質(zhì)與其他蛋白質(zhì)之間的相互作用。Roth博士的團隊將他們的新技術(shù)命名為Barcode Fusion Genetics-Yeast Two Hybrid (BFG-Y2H)。在BFG-Y2H中,攜帶數(shù)千個“誘餌”蛋白和“獵物”蛋白的細胞,在相同的培養(yǎng)物中雜交。Roth說:“為了確保每個蛋白質(zhì)配對被檢測用于發(fā)現(xiàn)相互作用,這個過程確保每一個細胞類型與所有其他細胞類型雜交。”

 

作者說,BFG-Y2H方法的新穎性在于,細胞被編程為,可將來自“誘餌”細胞和“獵物”細胞的DNA條形碼,連接進一個“融合條形碼”。然后,使用新一代DNA測序方法,檢測融合的條形碼——與粘在一起的“誘餌”蛋白和“獵物”蛋白組合對應(yīng)。

 

蛋白質(zhì),可單獨工作,或以較大的集群工作,是執(zhí)行一個細胞許多作用的機械。作者說,更高效定位蛋白質(zhì)相互作用的技術(shù),可以擴大人員對于“我們的細胞是如何工作的”的理解,并揭示只發(fā)生在一定環(huán)境條件下的蛋白質(zhì)相互作用。

 

論文的主要作者之一、東京大學(xué)的Nozomu Yachie指出:“在一個瓶內(nèi),可以檢測到數(shù)百萬個蛋白質(zhì)配對,用于發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)相互作用,因此,一名研究人員在實驗室內(nèi),能夠在不到兩周時間內(nèi)并行測試到幾十種情況。”

 

本文第一作者、LTRI Evangelia Petsalaki指出:“這項研究的終極目標(biāo)是,生成蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)的一段‘3D視頻’,而不是一個靜態(tài)的畫面。我們的BFG-Y2H方法,通過有效地生成更加富含信息的蛋白質(zhì)相互作用圖,將加速我們對于基因功能和人類疾病的理解。”

 

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