荧光蛋白在双分子荧光互补技术中的应用

随着荧光蛋白(fluorescent protein)被不断改进和广泛运用于生物科学的研究,近几年对荧光蛋白光学性质的结构基础越来越了解,尤其是对荧光蛋白生色机制已经基本清楚.荧光蛋白的三个生色团氨基酸经过成环氧化成熟后形成一个平面共轭结构,电子的迁跃产生荧光.基于荧光蛋白的双分子荧光互补技术(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)由于其操作简单、对环境条件要求不高等特点而在生物学中被广泛应用,并在功能和用途上得到较大提高.这里对荧光蛋白发光性质的结构基础及在BiFC应用方面的研究进展进行了综述.     

油菜素甾醇信号通路中BKI1互作蛋白Hsp70的筛选与鉴定

植物激素油菜素甾醇(Brassinosteroids,BRs)在植物生长发育过程中起着重要作用.BKI1和14-3-3蛋白都具有正负调控BR信号通路的双重功能.为了进一步研究BKI1调控BR信号通路的分子机制,本研究用BKI1的过表达植株35S∶∶BKI1-FLAG进行液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)分析BKI1复合体组分,发现BKI1复合体中含有分子伴侣Hsp70.BKI1与Hsp70共定位在细胞膜和细胞质上.FoldIndex工具预测发现BKI1存在内在无序区域(Intrinsically Disordered Regions,IDR),表明在细胞中BKI1可能需要Hsp70帮助其正确折叠.半体内pull-down和双分子荧光互补实验(BiFC)表明BKI1可以与Hsp70在植物体内互作.同时,截短实验结果表明BKI1与Hsp70的底物结合结构域相互作用,是Hsp70的底物.     

拟南芥钙依赖蛋白激酶CPK11与ABA响应元件结合因子ABF4相互作用的研究

为研究钙依赖蛋白激酶CPK11参与ABA信号通路的方式,本文利用体外酵母双杂实验(Y2H)以及体内双分子荧光互补实验(BiFC)分析CPK11与ABA响应元件结合因子(ABA-responsive element binding factors, ABFs)ABF4之间的关系.酵母双杂交实验表明CPK11与ABF4存在体外相互作用,双分子荧光互补实验表明CPK11与ABF4存在体内相互作用.以上实验共同证明CPK11与ABF4存在直接相互作用.作为CPK11的同源蛋白CPK4与转录因子ABF4在植物体内也存在相互作用.以上实验表明CPK11及其同源蛋白CPK4可能通过与转录因子ABF4相互作用从而参与钙离子介导的ABA信号通路.     

人类HDAC4和MIF4GD蛋白相互作用的初步研究

以HDAC4为“诱饵”,利用酵母双杂交系统筛选人肝cDNA文库得到“猎物”蛋白,通过GST Pull-down,Co-IP,荧光共定位等技术验证HDACA和“猎物”的特异性结合,并通过成人多组织cDNAPanel确定“猎物”的组织表达谱．通过体内、外蛋白结合实验证实了HDACA与MIF4GD（MIF4G domaincontaining）蛋白特异性互作,且两者亚细胞共定位于细胞质内,并确定了MIF4GD在胎盘、肝脏和胰腺中有特异性表达．本实验发现并验证了HDACA与MIF4GD的特异性互作,并确定了MIF4GD的特异性表达谱,为深入研究两种蛋白的功能及其所参与的生理过程提供了新的线索．     

拟南芥RabA2b互作蛋白的筛选与鉴定

Rab蛋白家族在调控细胞囊泡的运输过程中发挥着重要作用.拟南芥中存在数量庞大的RabA亚族成员,它们参与调控植物不同阶段的生长发育过程.为了寻找拟南芥RabA亚族下游的调节蛋白或效应蛋白,进而阐明RabA在细胞活动中的角色,本研究选取RabA2b蛋白进行了深入研究.本研究首先构建过表达RabA2b的拟南芥植株,同时结合免疫共沉淀方法和液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)检测到多个Hsp70蛋白家族成员与RabA2b蛋白共沉淀.为了进一步研究Hsp70成员与RabA2b的相互关系,将5个细胞质和细胞核定位的Hsp70s蛋白分别构建于植物表达载体,通过在烟草叶表皮细胞中瞬时表达Hsp70s和RabA2b发现它们共定位于细胞质膜、细胞质以及细胞核周围的丝状结构.同时,体外pull-down实验证明了5个Hsp70s蛋白都能与RabA2b蛋白直接相互作用.此外,双分子荧光互补实验(BiFC)进一步证实了Hsp70s与RabA2b在烟草叶表皮细胞中的相互作用,说明拟南芥中细胞质和细胞核定位的Hsp70s可以作为RabA2b的调节蛋白或效应蛋白一同调控植物的生长发育过程.     

与拟南芥TR1相互作用的蛋白质筛选和鉴定

TR1是一个定位于质膜上的E3连接酶,前期的研究表明它可赋予多种植物对盐、干旱和热胁迫的耐受性。但是,其发挥功能的分子机制尚不清楚,与其存在相互作用的靶蛋白也未找到。本研究利用酵母双杂交系统以AtTR1-△119为诱饵蛋白筛选拟南芥归一化通用型cDNA文库,结果获得了13个与其有潜在互作的候选蛋白。经酵母正向和反向多次验证发现转化了TR1与CURT1C和TR1与SWEET5的酵母在三缺和四缺培养基中均正常生长,而且在含有X-α-gal的培养基中出现蓝斑。双分子荧光互补技术证明TR1与CURT1C和SWEET5之间也有相互作用,这对进一步研究AtTR1及其相互作用蛋白质在植物抗逆中的作用和分子机制奠定了基础。     

拟南芥CARK4与RCAR12相互作用的研究

本研究采用酵母双杂交(Y2H)、GST-融合蛋白沉降技术(GST-pull-down)及双分子荧光互补实验(BiFC)实验方法研究蛋白质激酶CARK4与脱落酸受体RCAR12之间的相互作用.酵母双杂交(Y2H)试验显示,缺失氮端的CARK4(CARK4ΔN)与RCAR12具有明显的相互作用.体外GST-融合蛋白沉降技术试验进一步得出CARK4能拉下RCAR12,而不能结合负对照GST,这证明CARK4可以直接与RCAR12相互作用.为了确定CARK4与RCAR12在植物体内是否也存在相互作用,利用农杆菌介导的烟草叶片瞬时表达来进行BiFC实验,结果表明在烟草中共注射CARK4与RCAR12能发激发荧光,而负对照却没有,这说明CARK4与RCAR12在植物体内存在相互作用.研究结果表明,CARK4与RCAR12在植物体内、体外均具有相互作用.     

拟南芥AtTR1相互作用蛋白质筛选和鉴定

本研究利用酵母双杂交系统筛选与E3连接酶AtTR1存在相互作用的靶蛋白.首先,根据AtTR1所含有的结构域,我们对其进行了不同程度的截断以及点突变处理,以验证其各个片段的自激活活性和毒性.最终我们选取AtTR1-△119为诱饵蛋白对拟南芥归一化通用型cDNA文库进行筛选.结果初步获得了13个与其有潜在互作的候选蛋白.经酵母正向和反向多次验证发现转化了AtTR1与CURT1C和AtTR1与SWEET5的酵母在三缺和四缺培养基中均正常生长,而且在含有X-α-gal的培养基中出现蓝斑.双分子荧光互补技术也证明AtTR1与CURT1C或SWEET5之间也有相互作用.     

水稻泛素缀合酶基因OsUbc13的分子特征和蛋白互作研究

研究目的：通过研究水稻泛素缀合酶基因OsUbc13的序列特征、表达模式、亚细胞定位模式及其互作分子,为深入研究该基因的生物学功能和分子作用机理奠定基础。创新要点：首次对植物Ubc13进行了亚细胞定位研究及蛋白互作研究。研究方法：通过序列比对及聚类分析进行OsUbc13的序列特征研究;通过实时荧光定量聚合酶链式反应（PCR）进行OsUbc13的表达模式分析;通过聚乙二醇（PEG）介导转化烟草BY-2原生质体进行OsUbc13亚细胞定位研究（见图4）;通过酵母双杂交进行OsUbc13的蛋白质互作分析（见图5和表1）。重要结论：OsUbc13编码具有153个氨基酸的蛋白质,其推断的氨基酸序列与其它同源序列具有很高的相似性;该基因在水稻各组织中均有表达,其中内稃、雌蕊、雄蕊和叶片中的表达量较高,而根、茎和外稃中的表达量较低;低温、甲基磺酸甲酯（MMS）和过氧化氢（H2O2）胁迫处理使胚性愈伤中OsUbc13的表达量显著上调,甘露醇、脱落酸（ABA）和氯化钠（NaCl）胁迫则使愈伤组织中该基因的表达量降低;OsUbc13与绿色荧光蛋白（GFP）的融合蛋白表达于质膜和核膜处;酵母双杂交结果表明约有20个蛋白可能与OsUbc13存在相互作用,其中OsVDAC（与细胞凋亡有关）、OsMADS1（与花器官发育有关）、OsB22EL8（与活性氧清除及DNA 保护有关）和OsCROC-1（为Lys63聚合泛素链形成及运行无误性DNA 损伤耐受机制所必需）四个蛋白经验证确与OsUbc13互作。     

拟南芥E3泛素连接酶AtARRE与ABI5相互作用分析

为了阐述AtARRE与ABA信号通路关键转录因子ABI5的作用,本研究采用原生质体瞬间表达系统探究了AtARRE蛋白的亚细胞定位,证明AtARRE蛋白定位于细胞核.随后,采用酵母双杂交和GST-Pull down技术分析了AtARRE与ABI5在体外的相互作用,证明AtARRE与ABI5在体外存在相互作用.最后,本研究采用双分子荧光互补实验进一步分析AtARRE与ABI5在体内的相互作用,结果表明共表达AtARRE与ABI5在植物体内存在相互作用.这些结果共同表明AtARRE可能参与了ABI5介导的植物对逆境的响应.     

拟南芥蛋白质激酶CARK7与ABA受体RCAR12相互作用的研究

脱落酸(ABA)受体RCARs在ABA信号传导过程中起关键作用,研究ABA受体的相互作用蛋白质对进一步了解植物抗逆的分子机制有重要的意义.本研究通过酵母双杂交发现CARK7与ABA受体RCAR12共转化酵母能在营养缺陷型平板SD/-Trp-Leu-Ade上生长.将CARK7与RCAR12分别克隆到原核表达载体pET-28a(+)和pGEX-6p-1中,构建融合蛋白表达载体,并进行原核表达和亲和纯化.纯化所得蛋白进行GST-pull down实验,结果表明RCAR12能够把CARK7蛋白拉下来.上述结果说明CARK7与RCAR12在体外存在相互作用.进一步通过双分子荧光互补实验发现CARK7与RCAR12在烟草叶片表皮细胞中能产生荧光信号,说明两者在体内同样具有明显的相互作用.     

马铃薯Y病毒辅助成分蛋白酶与加工番茄OPA3-like蛋白结合及其定位研究

为了研究加工番茄OPA3-like蛋白与马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)的辅助成分蛋白酶(helper component proteinase,HC-Pro)的相互作用,进行了2种蛋白的结合及其定位研究。通过PCR的方法从加工番茄中克隆OPA3-like基因,同时利用Blast方法对其分析,进行了OPA3-like蛋白基因氨基酸序列同源性分析。通过构建双分子荧光互补载体pSPYCE-35S-OPA3-like和pSPYNE-35S-HC-Pro,利用农杆菌介导法共侵染洋葱表皮细胞60 h后,在共聚焦显微镜下观察洋葱表皮细胞中的黄色荧光。结果显示:加工番茄OPA3-like基因ORF长510 bp,编码169个氨基酸,编码蛋白属OPA3蛋白家族。激光共聚焦显微镜下可观察到沿细胞膜呈小泡状分布黄色荧光,说明PVY的HC-Pro蛋白与加工番茄OPA3-like蛋白结合并且共定位在细胞膜附近。这为进一步研究PVY的HC-Pro蛋白与加工番茄OPA3-like蛋白的相互作用机制奠定了一定的基础。     

Reaching for high-hanging fruit in drug discovery at protein-protein interfaces

Targeting the interfaces between proteins has huge therapeutic potential, but discovering small-molecule drugs that disrupt protein-protein interactions is an enormous challenge. Several recent success stories, however, indicate that protein-protein interfaces might be more tractable than has been thought. These studies discovered small molecules that bind with drug-like potencies to 'hotspots' on the contact surfaces involved in protein-protein interactions. Remarkably, these small molecules bind deeper within the contact surface of the target protein, and bind with much higher efficiencies, than do the contact atoms of the natural protein partner. Some of these small molecules are now making their way through clinical trials, so this high-hanging fruit might not be far out of reach.     

拟南芥CARK3与RCAR12相互作用的研究

植物激素ABA是植物应对非生物胁迫的响应因子,广泛参与了植物生长发育的调控.ABA结合其受体后抑制PP2Cs的磷酸酶活性,释放SnRK2s,从而启动ABA信号转导途径.本文采用酵母双杂交系统,GST-pull down技术研究蛋白质激酶CARK3与ABA受体RCAR12在体外的相互作用,结果显示CARK3和RCAR12共转入酵母后,在三缺平板上能够正常生长;经His-Tag抗体检测,CARK3与RCAR12出现明显且单一的条带.同时,采用双分子荧光互补实验研究CARK3与RCAR12在体内的相互作用,结果显示CARK3与RCAR12共转化烟草后能观察到较强的荧光.体内外实验表明,CARK3与RCAR12存在明显的相互作用,CARK3可能通过直接磷酸化ABA受体RCAR12来调控ABA信号途径的生理应答.     

Human DNA ligase I completely encircles and partially unwinds nicked DNA

The end-joining reaction catalysed by DNA ligases is required by all organisms and serves as the ultimate step of DNA replication, repair and recombination processes. One of three well characterized mammalian DNA ligases, DNA ligase I, joins Okazaki fragments during DNA replication. Here we report the crystal structure of human DNA ligase I (residues 233 to 919) in complex with a nicked, 5' adenylated DNA intermediate. The structure shows that the enzyme redirects the path of the double helix to expose the nick termini for the strand-joining reaction. It also reveals a unique feature of mammalian ligases: a DNA-binding domain that allows ligase I to encircle its DNA substrate, stabilizes the DNA in a distorted structure, and positions the catalytic core on the nick. Similarities in the toroidal shape and dimensions of DNA ligase I and the proliferating cell nuclear antigen sliding clamp are suggestive of an extensive protein-protein interface that may coordinate the joining of Okazaki fragments.     

应用改进的共鸣识别模型预测蛋白质相互作用

蛋白质是所有生命活动的载体,它们之间的相互作用在生命活动中起着至关重要的作用.该文介绍了原有的用于预测蛋白质相互作用的共鸣识别模型,并对该模型运用小波变换进行改进,提出了改进后的共鸣识别模型.该模型的最大特点在于直接通过蛋白质的一级结构预测蛋白质之间的相互作用,改进后的模型较原模型更加适合于蛋白质相互作用的预测.运用改进的共鸣识别模型进行了数值试验,取得了较好的预测效果.     

几种甲基/苯基聚硅烷的光谱性能

为了改善聚硅烷的发光性能,找到紫外区上聚硅烷吸收光和发射光的规律以及与其结构的关系,用二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷和甲基苯基二氯硅烷合成了几种不同组成及结构的甲基/苯基共聚物聚硅烷,并研究了其红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、荧光光谱(FL)性质.探讨了聚硅烷组成和结构对紫外光谱和荧光光谱性质的影响.研究发现,随着取代基中苯基的含量逐渐增加,其紫外吸收光谱和荧光发射光谱峰位置都呈波长逐渐增加的红移趋势.聚硅烷链的侧链组成对光谱性能起决定性影响,增加侧链中苯基的含量可以增加主链电子离域范围,从而使聚硅烷的紫外吸收和荧光发射光谱峰向长波移动.