酵母双杂交实验流程Word格式文档下载.doc
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二来可以控制筛选的严格性(如果需要筛选与诱饵蛋白具有较强结合的蛋白,就可以同时使用ADE2、HIS3两种报告基因;
如果只需要筛选与诱饵蛋白具有中等强度或较弱结合的蛋白,就可以使用ADE2或HIS3两者中的一种)。
MEL1和lacZ分别编码a-半乳糖苷酶和b-半乳糖苷酶,可以作用于相应的底物X-a-Gal和X-b-Gal使酵母变蓝。
其中,a-半乳糖苷酶是外分泌酶,在酵母表面就能直接检测到;
b-半乳糖苷酶是内分泌酶,需要将酵母破碎后才能检测到。
用蓝斑显示酵母细胞内两个蛋白的相互作用的方法不仅具有较高的敏感性,而且蓝斑的深浅还可以反映两个蛋白相互作用的强弱。
随着酵母双杂交系统的广泛应用,这一系统得到了不断的完善及改进,除了经典的双杂交系统以外,同时也衍生出单杂交系统、三杂交系统、反向酵母双杂交系统、hSos/Ras募集系统(hSos/Rasrecruitmentsystems)、泛素分裂系统(Split-ubiquitinsystems)、双诱饵系统(Dual-baitsystems)等一系列相关系统,根据这些系统的不同特点,可以分别应用于蛋白质与DNA、RNA的相互作用、蛋白质复合体之间的相互作用、膜蛋白质之间的相互作用、筛选阻断蛋白间相互作用的药物等一系列领域,对经典的酵母双杂交系统起到了很好的补充,并有力地推动了酵母双杂交系统的发展与应用。
酵母双杂交系统的原理是利用转录激活因子在结构上是组件式的,即这些因子往往由两个或两个以上相互独立的结构域构成,其中有DNA结合结构域(DNAbindingdomain,DB)和转录激活结构域(activationdomain,AD),它们是转录激活因子发挥功能所必需的。
单独的DB虽然能和启动子结合,但是不能激活转录。
而不同转录激活因子的DB和AD形成的杂合蛋白仍然具有正常的激活转录的功能。
根据转录因子的这一特性,将BD与已知的诱饵蛋白质X融合,构建出BD-X质粒载体;
将AD基因与cDNA文库,基因片段或基因突变体(以Y表)融合,构建AD-Y质粒载体。
两个穿梭质粒载体共转化至酵母体内表达。
蛋白质X和Y的相互作用导致了BD与AD在空间上的接近,从而激活UAS下游启动子调节的酵母菌株特定报告基因(如LacZ,HIS3,LEU2)等的表达(图6-1-2),使转化体由于HIS3或LEU2表达,而可在特定的缺陷培养基上生长,同时因LacZ表达而在X-a-Gal存在下显蓝色。
酵母双杂交原理示意图
X
RNA
Polymerase
DBD
Reportergene
Prey
Bait
AD
Y
Expression
UAS
3.实验仪器
微量取液器(2μL;
20μL;
200μL;
1,000μL)、低温离心机、台式离心机、琼脂糖凝胶电泳系统、蛋白凝胶电泳系统、凝胶成像系统、半干转移系统、恒温摇床、恒温孵箱、通风橱、制冰机、振荡器、恒温金属浴、无菌接种环、10cm培养皿、15cm培养皿。
4.实验试剂
(1)裂解缓冲液(Crackingbuffer):
尿素
8mol/L
SDS
5%
Tris-HCl(pH6.8)
40mmol/L
EDTA
0.1mmol/L
溴酚蓝
0.4mg/ml
(2)各种基础培养基和营养缺陷培养基:
minimalSDbase,minimalSDagarbase,YPDmedium,YPDagarmedium,-LeuDOsupplement,-TrpDOsupplement,-Leu/-TrpDOsupplement,-Leu/-Trp/-HisDOsupplement,-Leu/-Trp/-His/-AdeDOsupplement,腺苷酸(adenine),PEG8000,CarringDNA,二甲基亚砜(dimethylsulfoxide,DMSO),TE/LiACbuffur,PEG/LiAC,X-a-gal或X-b-gal。
(3)酵母质粒提取试剂盒,LB培养基,羧苄青霉素和卡那霉素。
(4)蛋白标准。
(5)Z-buffer(pH7.0):
Na2HPO4×
7H2O
16.1g/L
NaH2PO4×
H2O
5.5g/L
KCI
0.75g/L
MgSO4×
0.246g/L
(6)Z-buffer/X-b-Gal液体:
Z-buffer
100ml
b-巯基乙醇
0.27ml
X-b-Gal储存液
1.67ml
5.实验方法
酵母的复苏与表型验证:
(1)复苏前1~2天,配制YPDA琼脂并于高压消毒后倒板。
(2)用无菌接菌环在酵母冻存管中挑取一小团酵母细胞,接种到YPDA琼脂板上。
(3)30℃倒置孵育3~5天。
(4)待酵母长到直径2~3mm后,将其接种到不同营养缺陷型培养基上进行表型验证。
质粒转化酵母细胞(常规转化):
(1)挑取一直径约2~3mm的酵母克隆接种到0.5mlYPDA培养基中。
(2)剧烈震荡使细胞凝块均匀分散。
(3)将细胞转移到含有新鲜YPDA培养基的锥形瓶中。
(4)30℃,250rpm,振荡孵育16~18hr,直到稳定期(OD600>
1.5)。
(5)将过夜培养物转移到含有新鲜YPDA培养基的椎形瓶中,进一步扩增酵母细胞。
(6)30℃,230~270rpm,振荡孵育使OD600达到0.5±
0.1(一般需要3hr)
(7)将细胞转移到数个50mL离心管中,转速1000g,室温离心5min。
(8)弃去上清,加入25~50mL消毒H2O,振荡重悬、清洗并收集细胞。
(9)转速1000g,室温离心5min,弃上清
(10)加入1mL新鲜配置的无菌的1ХTE/LiAC重悬细胞。
(11)准备1.5mL无菌EP管,在每个管中加入需要转染的质粒以及担体(carrier)DNA。
小量转化
大量转化
质粒DNA
0.1mg
20~200mg
carrierDNA
2mg
*7每管中加入感受态细胞的体积根据酵母细胞的数量以及铺板的大小而定,通常小量转化每管加入100mL的感受态细胞;
大量转化每管加入1mL的感受态细胞。
如果长出来以后克隆太密则可适量减少每管中加入的感受态细胞的体积;
反之则可适当增加感受态细胞的体积。
(12)加入经1ХTE/LiAC重悬的感受态细胞,轻柔混匀。
CarrierDNA
感受态细胞
(13)每个管中加入适量体积的1´
PEG/LiAC,高速震荡混匀。
(14)30℃,200rpm,振荡孵育0.5hr。
(15)加入适量体积的DMSO,温和颠倒混匀,不要振荡。
(16)42℃水浴热休克15min,对于大量转化,应经常摇动以混匀。
(17)置于冰上5~10min,室温12,000´
g离心细胞5sec。
(18)移去上清,根据铺的板数加入适量体积的1´
TE重悬细胞。
(19)铺板,倒置平板于30℃孵育直到克隆出现。
转化酵母菌结果
检测目的蛋白在酵母细胞中的表达:
(1)挑取一直径约2mm、含有目的蛋白基因片段的BD/X新鲜酵母克隆于5mL相应营养缺陷液体培养基中,30℃、230rpm振荡孵育16hr。
(2)将过夜培养物在50mLYPDA培养基中扩大培养,30℃,220~250rpm,使OD600值达到0.4~0.6。
(3)1,000´
g离心5min,弃上清。
(4)加入30mLH2O,重悬细胞。
1,000´
g,离心5min,弃上清,加入液氮速冻沉淀。
(5)待液氮挥发完全以后,按照100mL/7.5OD600的比例加入crackingbuffer重悬细胞并移入到一个1.5mL的EP管。
(6)按80mL/7.5OD600的比例向EP管中加入酸性玻璃微珠(glassbeads)。
70℃加热10min。
剧烈震荡1min。
(7)12,000´
g,4℃离心5min。
将上清转移到一个新的1.5mLEP管中,置于冰上。
(8)100℃水浴中3~5min,剧烈震荡1min。
(9)12,000´
将两次上清合到一个EP管中。
(10)取20mL上清,加入上样缓冲液,100℃变性5min。
(11)SDS-PAGE电泳后,采用Westernblot技术检测目的蛋白在酵母细胞中的表达情况。
小规模酵母杂合(mating):
(1)在无菌的1.5mLEP管,加入0.5mL2´
YPDA培养基。
(2)挑取直径约2~3mm、新鲜的含有表达质粒pGBKT7-X的AH109酵母克隆和含有表达质粒pGADT7-Y的Y187酵母克隆于上述EP管中。
(3)剧烈震荡1min,使酵母细胞完全悬浮。
(4)30℃,200rpm振摇孵育20~24hr。
(5)将杂交混合液按1:
100稀释到0.5´
YPDA培养基中,取100mL铺到SD/-Trp/-Leu/X-a-Gal板上。
(6)倒置平板于30℃孵育直到克隆出现。
BD-proteinX
Y187
Mating
SD/-His/-Leu/X-a-Gal
SD/-Ade/-His/-Leu/-Trp/X-a-Gal
SD/-Ade/-Leu/-Trp/X-a-Gal
AD-proteinY
AH109
酵母杂交操作步骤流程图
滤纸转移法检测b-半乳糖苷酶的分泌:
(1)待酵母长到直径1.5~3mm大小时,取无菌、大小合适的Whatman滤纸贴在酵母板上。
(2)待滤纸被琼脂板上的水分基本浸湿后,揭下滤纸,这时酵母克隆被转移到了滤纸上。
(3)将附着有酵母克隆的滤纸在液氮中速冻10sec以上。
(4)将新配制Z-buffer/X-b-Gal液体滴在另一无菌的Whatman滤纸上,并完全浸湿滤纸。
(5)将附着有酵母克隆的滤纸小心地贴放在浸有Z-buffer/X-b-Gal的滤纸上。
(6)室温孵育8~16hr等待蓝斑出现。
滤纸转移法检测b-半乳糖苷酶的表达量
诱饵蛋白的文库筛选:
酵母双杂交文库筛选操作流程图
QDO/X-a-Galplate
Pickoutpositiveclone
LB/Kan+
BD-bait
TDO/x-a-Gal
DDO/X-a-Gal
AD-library
QDO/X-a-Gal
RetransformintoAH109
MatingwithBD/Vector
MatingwithBD/bait
MatingwithBD/lam
DDOplate
SD/-Leu
Extractingplasmids
ThransformDH5α
(1)挑取一新鲜、直径为2~3mm的BD-bait酵母AH109于50mlSD/-Trp液体培养基,30℃,250~270rpm,16~18hr,培养至OD600值>
0.8。
(2)1,000´
用剩余的5mL左右残液重悬细胞。
(3)室温水浴融化冻存的文库(约1mL),轻柔震荡,留取10mL文库用于文库滴度测定(文库滴度测定方法见后)。
(4)快速将步骤2和步骤3的两种液体混合到2L的烧瓶中并加入45mL2ХYPD/Kan(Kan50mg/mL)轻柔震荡;
用1mL2´
YPD/Kan冲洗装文库的离心管两次,并将冲洗液加入到烧瓶中。
(5)30℃过夜孵育(20~24hr)并轻柔震荡(30~50rpm)。
(6)将杂交混合液转移到一无菌离心瓶中,1,000´
g离心10min,弃上清。
再用50mL2×
YPD/Kan冲洗杂交瓶两次,将两次冲洗液混合在一起重悬细胞。
(7)1,000´
g离心10min,弃上清。
用10mL的0.5´
YPD/Kan重悬细胞,并估算重悬后的总体积,铺板。
(8)倒置平板于30℃孵育8~21天直到克隆出现。
(9)挑取阳性克隆于300mLYPDA和150mL消毒甘油的混合液中,冻存于-80℃。
阳性克隆验证:
(1)用接种环挑取单个阳性克隆接种到新的SD/-Trp/-Leu/-His/X-Gal平板上,30℃倒置平板孵育。
(2)待阳性克隆长出后,再用接种环挑取单个阳性克隆,接种到新的SD/-Trp/-Leu/-His/X-Gal平板或SD/-Trp/-Leu/-Ade/-His/X-Gal平板上,倒置平板于30℃孵育。
(3)挑取单个阳性克隆于5mLYPDA/Kan培养基中30℃,250~270rpm振摇12~16hr。
(4)使用酵母质粒微量抽提试剂盒提取质粒。
(5)将提取到的质粒混合物(BD/bait、AD/cDNA)采用经典转化法转化DH5a大肠杆菌,铺LB抗生素平板。
LB平板中的抗生素与AD/cDNA载体所带的抗性一致,这样最终得到的克隆只含有AD/cDNA。
(6)挑取单个阳性克隆于5mLLB培养基(含相应抗生素)中37℃,250~270rpm振摇12~16hr。
(7)提取质粒,做PCR鉴定。
(8)将pGADT7-cDNA表达质粒转入AH109酵母株中将pGBKT7-bait表达质粒转入Y187酵母中,待克隆长出对带有AD-文库蛋白的AH109酵母克隆进行自激活验证,另外再将带有AD-文库蛋白的AH109酵母克隆与带有BD-bait蛋白的Y187酵母克隆进行杂交,验证阳性克隆的真实性。
—500bp
—2000bp
文库cDNA片段的PCR鉴定
文库滴度的测定:
(1)将预留的10mL文库与10mLLB混合均匀。
(2)取1mL混合液到1mLLB培养基中,混合均匀,制成稀释溶液A(1:
103)。
(3)再从溶液A中取1mL到1mLLB培养基中,混合均匀,制成稀释溶液B(1:
106)。
(4)从溶液A中取1mL到50mLLB培养基中,混合均匀,铺板。
(5)从溶液B中分别取50mL和100mL铺板。
(6)将板倒置30~31℃,孵育36~48hr。
(7)克隆计数并计算文库滴度(cfu/mL),计算文库滴度的方法如下:
A:
克隆数´
103´
103´
2=cfu/mL
B:
(克隆数/铺板体积)´
6.注意事项
(1)酵母双杂交对照的设定
常规的酵母双杂交操作时一般会设定阳性对照、阴性对照以及显色系统对照三种对照,以MATCHMAKERGAL4酵母双杂交筛选系统为例:
阳性对照:
pGADT7-T+pGBKT7-53,其中T蛋白和53蛋白是已经明确在酵母细胞内能够发生结合并启动报告基因表达的两种蛋白。
阴性对照:
pGADT7-T+pGBKT7-lam,其中已经明确T蛋白和lam蛋白在酵母细胞内不能发生结合。
系统显色对照,pGADT7-Pcl1,该表达质粒转入酵母细胞就能引起b-半乳糖苷酶和a-半乳糖苷酶的分泌,从而检测显色系统是否有问题。
(2)假阳性现象
多种原因可能造成假阳性结果,常见的有以下三种:
筛到的文库蛋白自身具有转录活性,能够启动报告基因的表达——这种情况需要对筛到的候选蛋白进行自激活验证。
酵母细胞内可能同时含有不止一种文库蛋白,其中的一种文库蛋白可以与诱饵蛋白相互及结合。
这种情况需要对阳性克隆再次划板2~3次,以确保每一个酵母克隆中只含有一种文库蛋白和诱饵蛋白;
另外划板的次数也不宜过多,否则会出现蛋白表达质粒丢失的情况。
其他一些不明原因造成的假阳性—这种情况需要将筛到的候选文库质粒和表达诱饵蛋白的质粒重新共转入酵母细胞或者通过酵母杂交的方式重新验证,如有必要可以将pGADT7-cDNA质粒与pGBKT7-bait质粒的载体对调构建成pGADT7-bait与pGBKT7-cDNA并重新在酵母细胞中验证,真正的阳性结合在对调以后也能在酵母细胞中做出阳性结果。
(3)常见的问题及参考方案
转化效率过低—尽量使用新鲜的培养基以及新鲜的、且直径大小在2~3mm左右的酵母克隆,以确保酵母的活力;
可将用于转化的质粒在使用前进行乙醇沉淀,以提高质粒的纯度和浓度。
杂交效率偏低—可能由于表达的融合蛋白对酵母细胞有毒性,在某些情况下在液体培养基中生长不好的酵母换到琼脂糖固体培养板上时,会生长得比较好,这种情况可以采用共转化的方法进行试验;
或者将单转的酵母克隆分别铺到5块10mm的培养板上,待克隆长出来以后,刮取所有克隆于5mL0.5×
YPDA中。
重悬后再按照常规杂交操作步骤进行操作。
背景过高—当使用HIS3作为报告基因时,由于HIS3基因具有一定程度的泄漏表达,可能会出现背景过高的情况,这时可以使用适量的HIS3蛋白竞争性抑制剂3-AT(3-amino-1,2,4-triazole)以降低背景;
或者再增加一种更加严格的报告基因的筛选如Ade。
诱饵蛋白具有自激活现象——可以采用克隆突变的方法将产生自激活一段氨基酸序列敲除或突变,但这种方法可能会破坏两蛋白之间的相互作用。
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