研究复杂蛋白质相互作用的利器-酵母三杂交

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研究复杂蛋白质相互作用的利器-酵母三杂交系统

【引子】两年前，笔者曾应某大学邀请以From gene to genome and from genetics to genomics为题给研究生和教师做过关于基因功能研究的报告－兼谈经典遗传学与现代基因组学的发展，反响热烈。

在生物学的发展历程中，从基因（gene）到基因学（genetics）的演变所经历的岁月极其漫长，古老的基因学Genetics早已被翻译成遗传学了，如今它已是实实在在的经典遗传学的范畴（目前基因学这个名词基本上已被遗传学取代），从基因组Genome到基因组学Genomics实际上则标志着功能基因组学的诞生。

乱花渐欲迷人眼浅草才能没马蹄

将时钟拨回到二十年前，人类基因组计划开始实施，当时媒体宣称这一计划可与当年的曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划相媲美。科学界当时有人无知无畏地将基因和遗传学戏称为“小科学”，而将基因组和基因组学捧为“大科学”，并狂言小科学即将退出历史舞台，在探索生命的奥秘和攻克医学重大疾病的征程中，“大科学”的集团冲锋将摧枯拉朽、所向披靡；战胜人类健康的最大敌人恶性肿瘤也已指日可待。自2000年6月公布第一张人类基因组草图到如今，人类基因组图谱逐渐完善，但呈现在研究人员面前的却是更加深奥的未知世界！

测序计划的完成并不表示科学家能读懂它，即使利用强大的软件能够进行一些预测但终归不能代替基于遗传学为基础的实验生物学。基因功能与疾病的关系错综复杂，远远超出了科学家们原来的想象。基因功能的研究任重而道远，安下心来还需要几分淡定。

聚散也有天注定但求中介共作证

蛋白质相互作用的研究是研究基因功能的关键入口，然而蛋白质技术的发展则令人失望。除了成熟的PAGE及基于PAGE的Western，2D技术衍生的蛋白质谱分析技术给研究人员带来的往往是哭笑不得。于是人们还是寄望于成熟的基因技术并努力将蛋白质研究技术转化为标准的基因操作技术，酵母双杂交系统似乎是专门为此而降生。然而，蛋白质之间的相互作用样式异彩纷呈，除了直接相互作用外，功能联系更多的情形恐怕还是间接相互作用。例如A蛋白与B蛋白没有直接相互作用但却通过中介物C发生联系，于是酵母三杂交系统便应用而生。酵母三杂交系统的原理是在酵母双杂交系统的基础上改进的，从本质上来说，在质粒构建过程中就是比酵母双杂交系统多了一个基因表达框。从原理和技术路线上可有两种构建策略：（1）双质粒系统：在其中一个载体上构建两个基因表达盒，Clontech公司的pBridge就是这样的一个载体；另一个载体是一元基因表达或是用来筛选的表达文库。（2）三质粒系统：这种情形以泛基诺的质粒系统为代表。需要特别注意的是：中介物的作用有两种可能，促进或是抑制，因此在实验方案制定时需要象绣花一样的细心又要象做奥数题一样的巧妙。

酵母三杂交系统还有另外特别的功用：研究蛋白质－RNA之间相互作用。但这是神仙玩的游戏，换句话说，只有那些不是将科研当作是一种谋生手段的人才会玩这种游戏，玩这种游戏的人基本上是科学研究中的“玩命之徒”。不过，崇尚科学的人还是应该向这样的“玩命之徒”致敬！（备注：关于RNA－蛋白质相互作用的重要性见微信公众号的评论回复）