Protein-protein-interaksjon

En protein-protein-interaksjon er en interaksjon mellom to eller flere proteiner . Den er basert hovedsakelig på ikke- kovalente interaksjoner, for eksempel van der Waals-krefter og hydrogenbindinger , elektrostatiske interaksjoner og hydrofobe virkninger av de aminosyrerester i nærheten av overflaten av proteinområdene mellom de involverte proteiner.

kjennetegn

Protein-protein-interaksjoner spiller en nøkkelrolle i praktisk talt alle biologiske prosesser der proteiner er involvert. Disse inkluderer spesielt signaltransduksjonsprosesser , transportfunksjoner og cytoskelettet . Derfor er protein-protein-interaksjoner gjenstand for forskning i mange områder innen biovitenskap . Helheten av protein-protein-interaksjoner, som danner et nettverk av rundt 650 000 interaksjoner i den menneskelige organismen, blir vanligvis også referert til som et interaktom og er registrert i databaser som KEGG og Reactome . Interaksjoner definert på samme måte er f.eks. B. protein-lipid interaksjoner , protein-RNA interaksjoner og protein-DNA interaksjoner .

Liste over metoder for å belyse protein-protein-interaksjoner

Protein-protein-interaksjoner kan undersøkes eksperimentelt i løpet av proteinkarakterisering ved hjelp av biokjemiske og biofysiske metoder. Disse inkluderer:

• den gjær to-hybrid systemet og den bakterielle to-hybridsystemet , to molekylære biologiske prosesser ved hjelp av fusjonsproteiner som, etter interaksjon, danner et funksjonelt transkripsjonsfaktor i cellene
• den molekylære skjerm , f.eks B. fagdisplayet eller gjærdisplayet , er en screeningmetode der proteiner uttrykkes på overflaten av bakteriofager og hvis kodende cDNA kan identifiseres etter interaksjon
• den Förster resonans energioverføring og Bioluminescens resonans energioverføring er basert på et fysisk fenomen som fargestoff-konjugerte proteiner som viser en energioverføring ved interaksjon
• den bimolekylære fluorescenskomplementeringen , en biokjemisk og biofysisk metode, de to tidligere separert på en forening av fragmenter av det grønne fluorescerende proteinet for interaksjon med de konjugerte proteiner er basert, enzymfragmentkomplementeringsanalogen
• den fluorescens korrelasjonsspektroskopi og fluorescens levetid korrelasjonsspektroskopi
• den scintillation proximity assay , hvor scintillation forsterkes etter binding av et radioaktivt merket protein.
• den overflate-plasmonresonans , en kvantitativ fysisk metode, som er basert på en deteksjon av forandring av sjikttykkelsen av de bundne proteinene ved en interaksjon
• det bio-lags interferometri måler interferensen modifisert med tillegg av et protein til et lag av et annet protein
• i NMR-spektroskopi , en fremgangsmåte for å bestemme den romlige strukturen av protein
• Ligandbindingsprøve som B. den radioligand binding i filterbindingstesten , er en kvantitativ biokjemisk metode basert på en strålingsmålinger av en mobil radioaktivt merket protein ligand etter interaksjon med en immobilisert protein
• den alanin-scan , flere målrettet mutagenese for å identifisere de aminosyrer som er nødvendige for å binde
• den tverrbindende , en kjemisk metode for fiksering av samvirkende proteiner for senere analyse, kan også være in vivo, ved anvendelse av foto-reaktivt aminosyreanaloger finne sted som er installert under ekspresjon i proteiner, vanligvis kombinert med en Western blot eller MALDI-TOF .
• den isopeptag forbinder enzymatisk nabo proteiner.
• den etikett overføringen sender et signal fra et molekyl til et annet bindende.
• den affinitetskromatografi , en kromatografisk separasjonsmetode ved bruk av et protein-konjugert stasjonær fase for isolering av proteiner som vekselvirker i den mobile fasen
• den affiniteten elektroforese , en av de affinitets-kromatografi-metoden lignende elektrofore
• Pulldown-analyser som B. Co-immunoprecipitation eller SPINE (Strep-protein interaksjon eksperiment), metoder basert på en utfelling og påfølgende analyse av proteinkomplekser
• Kvantitativ immunutfelling kombinert med knock-down (QUICK)
• Når proteiner samhandler, viser nativ gelelektroforese sin endrede oppførsel i gelelektroforese.
• den Far Western blot bruker, etter inkubasjon av en Western blot med interaksjonen partner, idet sistnevnte som mål for en immunofarging
• Proximity Ligation Assay
• Proteinfragmentkomplementeringsanalyser som Split-TEV , analoge med bimolekylær fluorescenskomplementering, men med to enzymhalver i stedet for to fluoroforehalvdeler.
• Thermal Shift Assay , måling av endret denatureringstemperatur med bundne ligander
• Mikroskala termoforese
• Isotermisk titreringskalorimetri
• Surface plasmon resonance (engl. Surface plasmon resonance spectroscopy , SPR) spectroscopy er en spektroskopisk analysemetode som tillater bindingsaffiniteter for å bestemme proteiner. For eksempel kan monoklonale antistoffer karakteriseres
• BioID ( engl. Proximity avhengig biotin identifikasjon ) er avhengig av ekspresjonen av et fusjonsprotein med et ikke-spesifikt biotin protein-ligase, etterfulgt av påvisning av biotinylerte proteiner
• Ved en tetthetsgradient sentrifugering eller en gelpermeaksjonskromatografi av den modifiserte kan hydrodynamiske radius av et proteinkompleks bestemmes.

Ved å sammenligne aminosyresekvensen med databaser som BLASTp og Pfam , kan sekvensrelaterte proteiner med kjente funksjoner gi en indikasjon på de mulige funksjonene til proteinet som skal undersøkes. I tillegg, ved hjelp av teoretiske, dataassistert metoder i løpet av en proteinstruktur forutsigelse, er det dels mulig å forutsi protein-protein-interaksjoner.

litteratur

• Adams, Peter; Golemis, Erica: Protein-protein-interaksjoner: en molekylær kloningsmanual . Cold Spring Harbour Laboratory Press, Plainview, NY 2005, ISBN 0-87969-723-7 .
• Friedrich Lottspeich , Joachim W. Engels , Solodkoff Zettlmeier Lay: Bioanalytik . 3. utgave, Spektrum, Heidelberg, 2012, ISBN 978-3827400413 .
• Hubert Rehm , Thomas Letzel: The Experimenter: Protein Biochemistry / Proteomics . 6. utgave, Spektrum, Heidelberg 2009, ISBN 978-3827423122 .
• Werther, Meike; Seitz, Harald: Protein-protein interaksjon. Springer 2008, ISBN 978-3-540-68820-4

Individuelle bevis

1. ↑ Stubbe M, Thorne T, et al. : Estimere størrelsen på det menneskelige samspillet . I: PNAS . 105, nr. 19, 2008, s. 6959.
2. ^ S. Schmollinger, D. Strenkert, V. Offeddu, A. Nordhues, F. Sommer, M. Schroda: En protokoll for identifisering av protein-protein-interaksjoner basert på 15N metabolsk merking, immunutfelling, kvantitativ massespektrometri og affinitetsmodulering. I: Journal of visualized experiment: JoVE. Nummer 67, 2012, S., doi : 10.3791 / 4083 , PMID 23051728 , PMC 3490270 (fri fulltekst).
3. ↑ KJ Roux, DI Kim, M. Raida, B. Burke: Et promiskuøst biotinligasefusjonsprotein identifiserer proksimale og interagerende proteiner i pattedyrceller. I: Journal of Cell Biology . Volum 196, nummer 6, mars 2012, s. 801-810, doi : 10.1083 / jcb.201112098 , PMID 22412018 , PMC 3308701 (fri fulltekst).