酵母双杂交系统在1989年由Fields和Song研究并开发，是目前探究蛋白质-蛋白质相互作用的所有实验系统中简单灵活且高效率的方法之一。可应用于互作蛋白的筛选、蛋白相互作用的鉴定/验证，药物作用位点筛选和药物对蛋白互作影响研究等方面。

 

酵母双杂交系统优势

简单高效：构建表达载体即可实现蛋白互作研究，省去蛋白表达、纯化等步骤；

高敏感性：可满足相对较弱的蛋白互作以及瞬时发生的蛋白互作检测；

真实性优：一定程度上保留蛋白质的折叠与空间构像，最大限度接近真实生理形态；

应用广泛：可对不同组织、器官、细胞、分化阶段材料进行文库构建和筛选；

 

酵母双杂交原理

 

图片来源：维基百科

 

完整的酵母转录因子GAL4从结构上以及功能上可以划分成相对独立的两个结构域: DNA结合结构域（BD）和DNA转录激活结构域（AD）。其中BD可以识别并结合GALA的上游激活序列UAS，而AD与BD相互靠近并结合会招募转录因子，从而促进下游转录机制的进行。在酵母双杂交系统中， 表达“诱饵”（bait）蛋白的cDNA构建到含BD的载体中，表达BD-bait融合蛋白，表达“猎物”（prey）蛋白的cDNA构建至含AD载体中，表达AD-prey融合蛋白。如果bait与prey蛋白之间有相互作用并能形成蛋白-蛋白复合物，可使AD和BD彼此靠近，从而激活下游转录机制的进行。通过检测报告基因表达与否，可以获取蛋白质间相互作用的有效信息。

 

常见的报告基因表达检测方式

 

图片来源：Paiano A et al. Curr Protoc Protein Sci. 2019
 

功能互补：报告基因HIS、ADE、LACZ、MEL1的激活，使得酵母可在营养缺陷型培养基（缺乏Leu/Trp/His/Ade）上生长。

显色反应：报告基因表达α-半乳糖苷酶，使X-α-Gal显色底物变蓝。有时还可选择金担子素A作为进一步检测的报告因子。

通常选择功能互补和显色反应相结合的方式确保筛选到阳性菌落。

 

酵母双杂系统的应用

1. 发现新的蛋白质和蛋白质的新功能

2. 在细胞体内研究抗原和抗体的相互作用

3. 筛选药物的作用位点

4. 建立基因组蛋白连锁图。

 

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