Анализ комплементации белковых фрагментов

В области молекулярной биологии анализ комплементации белковых фрагментов , или PCA, представляет собой метод идентификации и количественной оценки белок-белковых взаимодействий . В PCA каждый из представляющих интерес белков («приманка» и «добыча») ковалентно связан с фрагментами третьего белка (например, DHFR, который действует как «репортер»). Взаимодействие между белками-приманками и белками-жертвами приводит к тому, что фрагменты репортерного белка оказываются в непосредственной близости, позволяя им образовывать функциональный репортерный белок, активность которого можно измерить. Этот принцип может быть применен ко многим различным репортерным белкам, а также является основой дрожжевой двухгибридной системы , архетипического анализа PCA.

Сплит-анализ белка

принцип PCA — Общий принцип анализа белковой комплементации: белок расщепляется на две (N- и C-концевые) половины и восстанавливается двумя взаимодействующими белками, которые слиты с половинками N и C (здесь они называются «приманкой» и «добычей», потому что белок-приманка может быть использован для поиска взаимодействующего белка-жертвы). Активность восстановленного белка должна легко обнаруживаться, например, как в зеленом флуоресцентном белке (GFP).

Любой белок, который можно разделить на две части и нековалентно восстановить с образованием функционального белка, можно использовать в PCA. Однако эти два фрагмента имеют низкое сродство друг к другу и должны быть объединены другими взаимодействующими белками, слитыми с ними (часто называемыми «приманкой» и «добычей», поскольку белок-приманка может использоваться для идентификации белка-жертвы, см. Рисунок ). Белок, который производит обнаруживаемые данные, называется «репортером». ферменты, которые придают устойчивость к лишению питательных веществ или антибиотикам, такие как дигидрофолатредуктаза или бета-лактамазы Обычно в качестве репортеров используются соответственно, или белки, которые дают колориметрические или флуоресцентные сигналы. Когда флуоресцентные белки восстанавливаются, PCA называется анализом бимолекулярной флуоресценции . Следующие белки использовались в расщепленных белках PCA:

Бета-лактамазы ^[1]^[2]
Дигидрофолатредуктаза (ДГФР) ^[3]
Киназа фокальной адгезии (FAK) ^[4]
Gal4, фактор транскрипции дрожжей (как в классической дрожжевой двухгибридной системе )
GFP (сплит-GFP), например EGFP (усиленный зеленый флуоресцентный белок ) ^[5]^[6]^[7]
Пероксидаза хрена ^[8]
Инфракрасный флуоресцентный белок IFP1.4, сконструированный хромофор- связывающий домен (CBD) бактериофитохрома из Deinococcus radiodurans ^[9]
LacZ ( бета-галактозидаза ) ^[10]
Люцифераза , ^[11]^[12] включая ReBiL (бимолекулярная люцифераза, усиленная рекомбиназой) ^[13] и Gaussia Princeps . люцифераза ^[14] Коммерческие продукты, использующие люциферазу, включают NanoLuc и NanoBIT. ^[15] Также была разработана модификация для взаимодействий, связанных с липидными каплями. ^[16]
TEV ( вируса травления табака протеаза ) ^[17]
Убикитин ^[18]

Полногеномные приложения

Упомянутые выше методы были применены к целым геномам , например, дрожжей. ^[3] или сифилиса . бактерии ^[19]

Ссылки

^ Пак Дж.Х., Бэк Дж.Х., Хам Ш.Х., Шим Х.И., Пак М.Дж., Ко С.И., Хан Ю.С. (октябрь 2007 г.). «Стратегия комплементации фрагментации бета-лактамаз может быть использована как метод идентификации взаимодействующих пар белков». Журнал микробиологии и биотехнологии . 17 (10): 1607–15. ПМИД 18156775 .
^ Реми И., Гаддар Г., Мичник С.В. (2007). «Использование анализа комплементации белковых фрагментов бета-лактамаз для исследования динамических белок-белковых взаимодействий». Протоколы природы . 2 (9): 2302–6. дои : 10.1038/nprot.2007.356 . ПМИД 17853887 . S2CID 7607566 .
^ Jump up to: ^а ^б Тарасов К., Мессье В., Ландри Ч.Р., Радинович С., Серна Милл М.М., Шамс И., Малицкая Ю., Фогель Дж., Бусси Х., Михник С.В. (июнь 2008 г.). «Карта интерактома дрожжевого белка in vivo» (PDF) . Наука 320 (5882): 1465–70. Бибкод : 2008Sci... 320.1465T дои : 10.1126/science.1153878 . ПМИД 18467557 . S2CID 1732896 .
^ Ма Ю, Нагамуне Т, Кавахара М (сентябрь 2014 г.). «Киназа расщепленной фокальной адгезии для исследования белок-белковых взаимодействий». Биохимический инженерный журнал . 90 : 272–278. Бибкод : 2014BioEJ..90..272M . дои : 10.1016/j.bej.2014.06.022 .
^ Барнард Э., Тимсон диджей (2010). «Скрины Split-EGFP для обнаружения и локализации белок-белковых взаимодействий в живых дрожжевых клетках». Методы молекулярной и клеточной биологии грибов . Методы молекулярной биологии. Том. 638. стр. 303–17. дои : 10.1007/978-1-60761-611-5_23 . ISBN 978-1-60761-610-8 . ПМИД 20238279 .
^ Блейкли Б.Д., Чепмен А.М., Макнотон Б.Р. (август 2012 г.). «Сплит-суперпозитивная повторная сборка GFP — это быстрый, эффективный и надежный метод обнаружения белок-белковых взаимодействий in vivo». Молекулярные биосистемы . 8 (8): 2036–40. дои : 10.1039/c2mb25130b . ПМИД 22692102 .
^ Кабантус С., Нгуен Х.Б., Педелак Дж.Д., Кораичи Ф., Чаудхари А., Гангули К., Локард М.А., Фавр Дж., Тервиллигер Т.К., Уолдо Г.С. (октябрь 2013 г.). «Новый сенсор белок-белкового взаимодействия, основанный на трехсторонней ассоциации расщепления-GFP» . Научные отчеты . 3 : 2854. Бибкод : 2013NatSR...3E2854C . дои : 10.1038/srep02854 . ПМК 3790201 . ПМИД 24092409 .
^ Мартелл Дж.Д., Ямагата М., Диринк Т.Дж., Фан С., Ква К.Г., Эллисман М.Х., Санес Дж.Р., Тинг А.Ю. (июль 2016 г.). «Расщепленная пероксидаза хрена для обнаружения межклеточных белок-белковых взаимодействий и чувствительной визуализации синапсов» (PDF) . Природная биотехнология . 34 (7): 774–80. дои : 10.1038/nbt.3563 . ПМЦ 4942342 . ПМИД 27240195 .
^ Чеканда Э., Сиванесан Д., Мичник С.В. (июнь 2014 г.). «Инфракрасный репортер для обнаружения пространственно-временной динамики белок-белковых взаимодействий». Природные методы . 11 (6): 641–4. дои : 10.1038/nmeth.2934 . ПМИД 24747815 . S2CID 1958433 .
^ Росси Ф., Чарльтон, Калифорния, Блау Х.М. (август 1997 г.). «Мониторинг белок-белковых взаимодействий в интактных эукариотических клетках путем комплементации бета-галактозидазы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (16): 8405–10. Бибкод : 1997PNAS...94.8405R . дои : 10.1073/pnas.94.16.8405 . ПМК 22934 . ПМИД 9237989 .
^ Кассонне П., Роллой С., Неве Г., Видален П.О., Шантье Т., Пелле Дж., Джонс Л., Мюллер М., Демере С., Гауд Г., Вилье Ф., Лотто В., Танжи Ф., Фавр М., Джейкоб Ю. (ноябрь 2011 г.). «Сравнительный анализ комплементарного анализа люциферазы для обнаружения белковых комплексов». Природные методы . 8 (12): 990–2. дои : 10.1038/nmeth.1773 . ПМИД 22127214 . S2CID 9377872 .
^ Фудзикава, Ю. и др. (2014) Анализ комплементации расщепленной люциферазы для обнаружения регулируемых белок-белковых взаимодействий в протопластах риса в крупномасштабном формате . Рис 7:11
^ Ли Ю.К., Родевальд Л.В., Хоппманн С., Вонг Э.Т., Лебретон С., Сафар П., Патек М., Ван Л., Вертман К.Ф., Валь Г.М. (декабрь 2014 г.). «Универсальная платформа для анализа низкоаффинных и временных межбелковых взаимодействий в живых клетках в режиме реального времени» . Отчеты по ячейкам . 9 (5): 1946–58. дои : 10.1016/j.celrep.2014.10.058 . ПМК 4269221 . ПМИД 25464845 .
^ Неве Дж., Кассонне П., Видален П.О., Роллой С., Мендоса Дж., Джонс Л., Танги Ф., Мюллер М., Демере С., Таффоро Л., Лотто В., Рабурден-Комб К., Траве Дж., Дрико А., Хилл Д.Э., Видаль М., Фавр М., Джейкоб Ю. (декабрь 2012 г.). «Сравнительный анализ взаимодействий вирус-хозяин с помощью высокопроизводительного анализа комплементации белков млекопитающих на основе люциферазы Gaussia Princeps» . Методы . 58 (4): 349–59. дои : 10.1016/j.ymeth.2012.07.029 . ПМЦ 3546263 . ПМИД 22898364 .
^ Бинковски Б, Эггерс С, Батлер Б, Швинн М, Слейтер М, Махлейдт Т, Конг М, Вуд К, Фан Ф (май 2016 г.). «Мониторинг внутриклеточных взаимодействий белков с использованием бинарной технологии NanoLuc® (NanoBiTTM)» (PDF) . Промега.
^ Колкхоф П., Вертебах М., ван де Венн А., Пошманн Г., Чен Л., Вельте М., Штюлер К., Беллер М. (март 2017 г.). «Анализ комплементации фрагментов люциферазы для обнаружения межбелковых взаимодействий, связанных с липидными каплями» . Молекулярная и клеточная протеомика . 16 (3): 329–345. дои : 10.1074/mcp.M116.061499 . ПМК 5340998 . ПМИД 27956707 .
^ Вер MC, Лааге Р., Больц У, Фишер Т.М., Грюневальд С., Шик С., Бах А., Наве К.А., Росснер М.Дж. (декабрь 2006 г.). «Мониторинг регулируемых белок-белковых взаимодействий с использованием разделенного TEV». Природные методы . 3 (12): 985–93. дои : 10.1038/nmeth967 . ПМИД 17072307 . S2CID 37120401 .
^ Дюнклер А., Мюллер Дж., Джонссон Н. (2012). «Обнаружение белок-белковых взаимодействий с помощью датчика сплит-убиквитина». Сети регулирования генов . Методы молекулярной биологии. Том. 786. стр. 115–30. дои : 10.1007/978-1-61779-292-2_7 . ISBN 978-1-61779-291-5 . ПМИД 21938623 .
^ Титц, Бьёрн; Раджагопала, Сисандра В.; Голл, Джон; Дома, роман; Маккевитт, Мэтью Т.; Палцкилл, Тимоти; Утц, Питер (28 мая 2008 г.). «Бинарный белковый интерактом бледной трепонемы — спирохеты сифилиса» . ПЛОС ОДИН . 3 (5): e2292. Бибкод : 2008PLoSO...3.2292T . дои : 10.1371/journal.pone.0002292 . ISSN 1932-6203 . ПМК 2386257 . ПМИД 18509523 .

Дальнейшее чтение

Рошетт С., Дисс Дж., Филто М., Ледюк Ж.Б., Дюбе А.К., Ландри Ч.Р. (март 2015 г.). «Полногеномный скрининг белок-белковых взаимодействий методом комплементации белковых фрагментов (PCA) в живых клетках» . Журнал визуализированных экспериментов (97). дои : 10.3791/52255 . ПМК 4401175 . ПМИД 25867901 .

[Park2007-1] Пак Дж.Х., Бэк Дж.Х., Хам Ш.Х., Шим Х.И., Пак М.Дж., Ко С.И., Хан Ю.С. (октябрь 2007 г.). «Стратегия комплементации фрагментации бета-лактамаз может быть использована как метод идентификации взаимодействующих пар белков». Журнал микробиологии и биотехнологии . 17 (10): 1607–15. ПМИД 18156775 .

[Remy2007-2] Реми И., Гаддар Г., Мичник С.В. (2007). «Использование анализа комплементации белковых фрагментов бета-лактамаз для исследования динамических белок-белковых взаимодействий». Протоколы природы . 2 (9): 2302–6. дои : 10.1038/nprot.2007.356 . ПМИД 17853887 . S2CID 7607566 .

[Tarrasov2008-3] Jump up to: ^а ^б Тарасов К., Мессье В., Ландри Ч.Р., Радинович С., Серна Милл М.М., Шамс И., Малицкая Ю., Фогель Дж., Бусси Х., Михник С.В. (июнь 2008 г.). «Карта интерактома дрожжевого белка in vivo» (PDF) . Наука 320 (5882): 1465–70. Бибкод : 2008Sci... 320.1465T дои : 10.1126/science.1153878 . ПМИД 18467557 . S2CID 1732896 .

[4] Ма Ю, Нагамуне Т, Кавахара М (сентябрь 2014 г.). «Киназа расщепленной фокальной адгезии для исследования белок-белковых взаимодействий». Биохимический инженерный журнал . 90 : 272–278. Бибкод : 2014BioEJ..90..272M . дои : 10.1016/j.bej.2014.06.022 .

[Barnard2010-5] Барнард Э., Тимсон диджей (2010). «Скрины Split-EGFP для обнаружения и локализации белок-белковых взаимодействий в живых дрожжевых клетках». Методы молекулярной и клеточной биологии грибов . Методы молекулярной биологии. Том. 638. стр. 303–17. дои : 10.1007/978-1-60761-611-5_23 . ISBN 978-1-60761-610-8 . ПМИД 20238279 .

[spGFP-6] Блейкли Б.Д., Чепмен А.М., Макнотон Б.Р. (август 2012 г.). «Сплит-суперпозитивная повторная сборка GFP — это быстрый, эффективный и надежный метод обнаружения белок-белковых взаимодействий in vivo». Молекулярные биосистемы . 8 (8): 2036–40. дои : 10.1039/c2mb25130b . ПМИД 22692102 .

[Cabantous-7] Кабантус С., Нгуен Х.Б., Педелак Дж.Д., Кораичи Ф., Чаудхари А., Гангули К., Локард М.А., Фавр Дж., Тервиллигер Т.К., Уолдо Г.С. (октябрь 2013 г.). «Новый сенсор белок-белкового взаимодействия, основанный на трехсторонней ассоциации расщепления-GFP» . Научные отчеты . 3 : 2854. Бибкод : 2013NatSR...3E2854C . дои : 10.1038/srep02854 . ПМК 3790201 . ПМИД 24092409 .

[8] Мартелл Дж.Д., Ямагата М., Диринк Т.Дж., Фан С., Ква К.Г., Эллисман М.Х., Санес Дж.Р., Тинг А.Ю. (июль 2016 г.). «Расщепленная пероксидаза хрена для обнаружения межклеточных белок-белковых взаимодействий и чувствительной визуализации синапсов» (PDF) . Природная биотехнология . 34 (7): 774–80. дои : 10.1038/nbt.3563 . ПМЦ 4942342 . ПМИД 27240195 .

[Tchekanda-9] Чеканда Э., Сиванесан Д., Мичник С.В. (июнь 2014 г.). «Инфракрасный репортер для обнаружения пространственно-временной динамики белок-белковых взаимодействий». Природные методы . 11 (6): 641–4. дои : 10.1038/nmeth.2934 . ПМИД 24747815 . S2CID 1958433 .

[Rossi1997-10] Росси Ф., Чарльтон, Калифорния, Блау Х.М. (август 1997 г.). «Мониторинг белок-белковых взаимодействий в интактных эукариотических клетках путем комплементации бета-галактозидазы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (16): 8405–10. Бибкод : 1997PNAS...94.8405R . дои : 10.1073/pnas.94.16.8405 . ПМК 22934 . ПМИД 9237989 .

[Cassonnet2011-11] Кассонне П., Роллой С., Неве Г., Видален П.О., Шантье Т., Пелле Дж., Джонс Л., Мюллер М., Демере С., Гауд Г., Вилье Ф., Лотто В., Танжи Ф., Фавр М., Джейкоб Ю. (ноябрь 2011 г.). «Сравнительный анализ комплементарного анализа люциферазы для обнаружения белковых комплексов». Природные методы . 8 (12): 990–2. дои : 10.1038/nmeth.1773 . ПМИД 22127214 . S2CID 9377872 .

[12] Фудзикава, Ю. и др. (2014) Анализ комплементации расщепленной люциферазы для обнаружения регулируемых белок-белковых взаимодействий в протопластах риса в крупномасштабном формате . Рис 7:11

[Li2014-13] Ли Ю.К., Родевальд Л.В., Хоппманн С., Вонг Э.Т., Лебретон С., Сафар П., Патек М., Ван Л., Вертман К.Ф., Валь Г.М. (декабрь 2014 г.). «Универсальная платформа для анализа низкоаффинных и временных межбелковых взаимодействий в живых клетках в режиме реального времени» . Отчеты по ячейкам . 9 (5): 1946–58. дои : 10.1016/j.celrep.2014.10.058 . ПМК 4269221 . ПМИД 25464845 .

[14] Неве Дж., Кассонне П., Видален П.О., Роллой С., Мендоса Дж., Джонс Л., Танги Ф., Мюллер М., Демере С., Таффоро Л., Лотто В., Рабурден-Комб К., Траве Дж., Дрико А., Хилл Д.Э., Видаль М., Фавр М., Джейкоб Ю. (декабрь 2012 г.). «Сравнительный анализ взаимодействий вирус-хозяин с помощью высокопроизводительного анализа комплементации белков млекопитающих на основе люциферазы Gaussia Princeps» . Методы . 58 (4): 349–59. дои : 10.1016/j.ymeth.2012.07.029 . ПМЦ 3546263 . ПМИД 22898364 .

[15] Бинковски Б, Эггерс С, Батлер Б, Швинн М, Слейтер М, Махлейдт Т, Конг М, Вуд К, Фан Ф (май 2016 г.). «Мониторинг внутриклеточных взаимодействий белков с использованием бинарной технологии NanoLuc® (NanoBiTTM)» (PDF) . Промега.

[16] Колкхоф П., Вертебах М., ван де Венн А., Пошманн Г., Чен Л., Вельте М., Штюлер К., Беллер М. (март 2017 г.). «Анализ комплементации фрагментов люциферазы для обнаружения межбелковых взаимодействий, связанных с липидными каплями» . Молекулярная и клеточная протеомика . 16 (3): 329–345. дои : 10.1074/mcp.M116.061499 . ПМК 5340998 . ПМИД 27956707 .

[Wehr2006-17] Вер MC, Лааге Р., Больц У, Фишер Т.М., Грюневальд С., Шик С., Бах А., Наве К.А., Росснер М.Дж. (декабрь 2006 г.). «Мониторинг регулируемых белок-белковых взаимодействий с использованием разделенного TEV». Природные методы . 3 (12): 985–93. дои : 10.1038/nmeth967 . ПМИД 17072307 . S2CID 37120401 .

[Dünkler2012-18] Дюнклер А., Мюллер Дж., Джонссон Н. (2012). «Обнаружение белок-белковых взаимодействий с помощью датчика сплит-убиквитина». Сети регулирования генов . Методы молекулярной биологии. Том. 786. стр. 115–30. дои : 10.1007/978-1-61779-292-2_7 . ISBN 978-1-61779-291-5 . ПМИД 21938623 .

[19] Титц, Бьёрн; Раджагопала, Сисандра В.; Голл, Джон; Дома, роман; Маккевитт, Мэтью Т.; Палцкилл, Тимоти; Утц, Питер (28 мая 2008 г.). «Бинарный белковый интерактом бледной трепонемы — спирохеты сифилиса» . ПЛОС ОДИН . 3 (5): e2292. Бибкод : 2008PLoSO...3.2292T . дои : 10.1371/journal.pone.0002292 . ISSN 1932-6203 . ПМК 2386257 . ПМИД 18509523 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]