酵母雙雜交系統(tǒng)，又稱蛋白阱捕獲系統(tǒng)，是由Fields和 Song等人根據(jù)真核轉(zhuǎn)錄調(diào)控的特點創(chuàng)建的。利用酵母雙雜交系統(tǒng)能夠快速、直接分析已知蛋白之間的相互作用，并能尋找、分離與已知蛋白相互作用的配體，在研究抗原和抗體相互作用、發(fā)現(xiàn)新的蛋白質(zhì)和發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的新功能、篩選藥物作用位點及藥物對蛋白互作影響、建立基因組蛋白連鎖圖等方面應用廣泛。

原理

酵母雙雜交系統(tǒng)的建立是基于對真核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控過程的認識。真核生物中基因轉(zhuǎn)錄需要轉(zhuǎn)錄激活因子的參與，真核生物的轉(zhuǎn)錄激活因子含有兩個不同的結(jié)構域。轉(zhuǎn)錄因子通常含有兩個獨立的結(jié)構域:DNA結(jié)合域(BD)和轉(zhuǎn)錄激活域(AD)，只有當這兩種結(jié)構域共同作用時才能使轉(zhuǎn)錄正常進行。

利用此特性，可以分別使BD與AD同“誘餌”蛋白(X)和“獵物”蛋白(Y)形成融合蛋白，一般把用來進行篩選的目的蛋白稱為“誘餌”蛋白，而篩到的陽性克隆稱為“獵物”蛋白。單獨的BD與AD蛋白質(zhì)游離于細胞中不同的位置而分開，不能激活報告基因的轉(zhuǎn)錄。如果兩種蛋白X和Y可以發(fā)生相互作用，就能使BD與AD在空間上充分接近，從而激活報告基因的轉(zhuǎn)錄。判斷通過報告基因表達與否，即可判斷兩蛋白之間是否存在相互作用

如何判斷是否存在相互作用？

報告基因作為一種營養(yǎng)標記，常用的有HIS3，URA3，LacZ和ADE2等，對應的宿主菌則是相應標記的缺陷型細胞，必須要在含有該營養(yǎng)標記的培養(yǎng)基中生長。因此，當有相互作用的蛋白存在時，激活報告基因的表達，從而能夠在不含營養(yǎng)標記的培養(yǎng)基中生長，以此驗證是否存在相互作用。

組成部分

酵母雙雜交系統(tǒng)由三個重要元件組成：

與DNA結(jié)合結(jié)構域（BD）融合的蛋白表達載體（BD-X），被表達的蛋白稱為誘餌蛋白（bait）或稱為誘餌，通常誘餌蛋白為已知蛋白。

與轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構域（AD）融合的蛋白表達載體（AD-Y），被其表達的蛋白稱為靶蛋白（prey）或稱為獵物，靶蛋白可以為cDNA文庫、基因片段或基因突變體等。

帶有一個或多個報告基因的宿主菌株。

常用的報告基因有HIS3，URA3，LacZ和ADE2等，而菌株則需具有相應的缺陷型（如果報告基因為HIS3，則菌株應為HIS3的缺陷型。雙雜交質(zhì)粒上帶有特定的抗性基因和營養(yǎng)標記），一個菌株可以含有1個、2個或多個報告基因。

應用

(1) 檢驗一對已知蛋白(或結(jié)構域)間的相互作用；

(2) 用已知功能的蛋白基因篩選 cDNA 文庫，尋找互作蛋白，根據(jù)釣到的基因功能推測該新基因作用網(wǎng)絡。

酵母雙雜交系統(tǒng)主要應用于快速驗證已知蛋白之間的相互作用或?qū)ふ倚碌南嗷プ饔玫鞍踪|(zhì)，尤其在尋找蛋白質(zhì)互作區(qū)域時相當有優(yōu)勢。

其優(yōu)點有：

(1)采用高拷貝和強啟動子的表達載體使目的蛋白過量表達，方便復合物的形成；

(2)篩選過程在真核酵母活細胞內(nèi)進行，一定程度上反映了體內(nèi)的真實情況；

(3)檢測的結(jié)果是基因表達產(chǎn)物的級聯(lián)效應，通過mRNA產(chǎn)生多種穩(wěn)定的酶使信號放大，因而可檢測存在于蛋白質(zhì)之間的微弱的或暫時的相互作用，而細胞內(nèi)的免疫共沉淀依賴于兩個互作蛋白質(zhì)的解離程度，因為在免疫沉淀的過程中通過洗滌的過程降低了互作信號；

(4)文庫來源廣泛，可采用不同組織、器官、細胞類型和特殊分化時期材料構建成cDNA文庫。

缺點有：目前的酵母雙雜交方法存在操作復雜，假陽性和假陰性多，結(jié)果主要為定性數(shù)據(jù)，不易精確判斷蛋白質(zhì)相互作用的強度等問題。酵母雙雜交結(jié)果需要再用其他方法進行進一步確認。

實驗流程

以GaL4系統(tǒng)為例的酵母雙雜實驗流程

1. 挑活化好的酵母菌株AH109單克隆，接種于5 mL YPDA液體培養(yǎng)基中。

2. 30℃，250 rpm，培養(yǎng)16-18 h。

3. 按每個反應10 mL的菌量計算所需的培養(yǎng)基體積。將過夜培養(yǎng)物轉(zhuǎn)接入適量的YPDA液體培養(yǎng)基，30℃，250 rpm，培養(yǎng)至OD600為0.4-0.6。在30℃時，酵母約為2.5 h一代，可據(jù)此計算接入的菌量。

4. 開始收集菌體時，準備變性鮭精DNA。沸水浴中煮10 min，隨后立即插冰上備用。

5. 將培養(yǎng)好的細胞轉(zhuǎn)入50 mL離心管中。室溫，4000 rpm，5 min，收集細胞。

6. 棄上清，1/2體積無菌水重懸菌體。

7. 室溫，4000 rpm，5 min，收集細胞。棄上清，用1/5體積1×TE/LiAC重懸。

8. 室溫，4000 rpm，5 min，收集細胞。棄上清，用1/100體積1×TE/LiAC重懸。

9. 30℃，200 rpm，培養(yǎng)30 min（可縮短或取消）。

10. 準備轉(zhuǎn)化的質(zhì)粒：將1 μg質(zhì)粒DNA（共轉(zhuǎn)化時，兩種質(zhì)粒各為1 μg）及2 μL 10 mg/mL的變性鮭精DNA加入2 mL離心管中，充分混勻，總體積不應超過10 μL。

11. 加入100 μL酵母感受態(tài)細胞并輕輕混勻，30℃，200 rpm，培養(yǎng)30 min（可縮短或取消）。

12. 加入600 μL PEG/LiAC溶液（40% PEG，1×LiAC，1×TE）。輕輕吹打混勻。30℃，200 rpm，培養(yǎng)30 min-90 min。

13. 加入70 μL DMSO，輕輕顛倒混勻。

14. 42℃水浴中熱激10 min。冰上放置2 min。

15. 室溫，4000 rpm，離心2 min。棄上清，加100 μL無菌水重懸細胞。

16. 將細胞懸液各取一半涂于SD/-Trp-Leu和SD/- Trp-Leu- Ade-His平板上。

17. 28℃培養(yǎng)一周后觀察并拍照。