研究蛋白質相互作用的新技術

日期：2016-04-26 09:24:51

近期，來自多倫多大學Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute (LTRI)和Donnelly中心的一組研究人員，開發出一種新技術，可以將細胞內的DNA條形碼拼接在一起，以同時搜尋數百萬個蛋白質配對，用以分析蛋白質相互作用。相關研究結果發表在4月22日的《Molecular Systems Biology》雜志上。

近年來，DNA條碼技術使得科學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”結果。然而，可以組合在同一試管內的實驗的數量，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融合在一起，意味著科學家現在可以打破這個障礙。這一新技術，可以相同的價格，使研究人員探索發現的速度提高10倍。

本文資深作者Frederick (Fritz) Roth指出：“使用DNA條形碼，用于多路復用實驗，一直是一種非常強大的技術。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。通過結合細胞內的條形碼，我們可以大大提高可以結合在同一試管內的實驗的數量。”

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系統是可操縱的，因此，只有細胞中的“誘餌”蛋白和“獵物”蛋白質粘在一起，細胞才能生存，這使得科學家可以觀察到，蛋白質與其他蛋白質之間的相互作用。Roth博士的團隊將他們的新技術命名為Barcode Fusion Genetics-Yeast Two Hybrid (BFG-Y2H)。在BFG-Y2H中，攜帶數千個“誘餌”蛋白和“獵物”蛋白的細胞，在相同的培養物中雜交。Roth說：“為了確保每個蛋白質配對被檢測用于發現相互作用，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。

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

論文的主要作者之一、東京大學的Nozomu Yachie指出：“在一個瓶內，可以檢測到數百萬個蛋白質配對，用于發現蛋白質相互作用，因此，一名研究人員在實驗室內，能夠在不到兩周時間內并行測試到幾十種情況。”

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