研究蛋白质相互作用的新技术

　　

生物通报道：近期，来自多伦多大学Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute (LTRI)和Donnelly中心的一组研究人员，开发出一种新技术，可以将细胞内的DNA条形码拼接在一起，以同时搜寻数百万个蛋白质配对，用以分析蛋白质相互作用。相关研究结果发表在4月22日的《Molecular Systems Biology》杂志上。延伸阅读：蛋白质相互作用分析的新策略；研究蛋白质-RNA相互作用的新工具[新品推荐]。

近年来，DNA条码技术使得科学家们能够进行高度并行的实验，在实验中，许多不同类型的细胞可以在同一试管中进行测试。新一代DNA测序进一步使得这一切成为可能，其可以有效地计算条形码，并“读出”结果。然而，可以组合在同一试管内的实验的数量，往往因编码细胞的类型而受到限制。能够让条形码在细胞内融合在一起，意味着科学家现在可以打破这个障碍。这一新技术，可以相同的价格，使研究人员探索发现的速度提高10倍。

本文资深作者Frederick (Fritz) Roth指出：“使用DNA条形码，用于多路复用实验，一直是一种非常强大的技术。不过，一直都是在单维空间上，在某种意义上，我们只能每个条形码读取一次实验。通过结合细胞内的条形码，我们可以大大提高可以结合在同一试管内的实验的数量。”

在一种广泛使用的方法（称为酵母双杂交，Y2H）中，携带一个“诱饵”蛋白的酵母细胞，与携带一个“猎物”蛋白的酵母细胞杂交。Y2H系统是可操纵的，因此，只有细胞中的“诱饵”蛋白和“猎物”蛋白质粘在一起，细胞才能生存，这使得科学家可以观察到，蛋白质与其他蛋白质之间的相互作用。Roth博士的团队将他们的新技术命名为Barcode Fusion Genetics-Yeast Two Hybrid (BFG-Y2H)。在BFG-Y2H中，携带数千个“诱饵”蛋白和“猎物”蛋白的细胞，在相同的培养物中杂交。Roth说：“为了确保每个蛋白质配对被检测用于发现相互作用，这个过程确保每一个细胞类型与所有其他细胞类型杂交。”

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作者说，BFG-Y2H方法的新颖性在于，细胞被编程为，可将来自“诱饵”细胞和“猎物”细胞的DNA条形码，连接进一个“融合条形码”。然后，使用新一代DNA测序方法，检测融合的条形码——与粘在一起的“诱饵”蛋白和“猎物”蛋白组合对应。

蛋白质，可单独工作，或以较大的集群工作，是执行一个细胞许多作用的机械。作者说，更高效定位蛋白质相互作用的技术，可以扩大人员对于“我们的细胞是如何工作的”的理解，并揭示只发生在一定环境条件下的蛋白质相互作用。

论文的主要作者之一、东京大学的Nozomu Yachie指出：“在一个瓶内，可以检测到数百万个蛋白质配对，用于发现蛋白质相互作用，因此，一名研究人员在实验室内，能够在不到两周时间内并行测试到几十种情况。”

本文第一作者、LTRI 的Evangelia Petsalaki指出：“这项研究的终极目标是，生成蛋白质相互作用网络的一段‘3D视频’，而不是一个静态的画面。我们的BFG-Y2H方法，通过有效地生成更加富含信息的蛋白质相互作用图，将加速我们对于基因功能和人类疾病的理解。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Pooled-matrix protein interaction screens using Barcode Fusion Genetics.
Abstract：High-throughput binary protein interaction mapping is continuing to extend our understanding of cellular function and disease mechanisms. However, we remain one or two orders of magnitude away from a complete interaction map for humans and other major model organisms. Completion will require screening at substantially larger scales with many complementary assays, requiring further efficiency gains in proteome-scale interaction mapping. Here, we report Barcode Fusion Genetics-Yeast Two-Hybrid (BFG-Y2H), by which a full matrix of protein pairs can be screened in a single multiplexed strain pool. BFG-Y2H uses Cre recombination to fuse DNA barcodes from distinct plasmids, generating chimeric protein-pair barcodes that can be quantified via next-generation sequencing. We applied BFG-Y2H to four different matrices ranging in scale from ~25 K to 2.5 M protein pairs. The results show that BFG-Y2H increases the efficiency of protein matrix screening, with quality that is on par with state-of-the-art Y2H methods.