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双分子荧光互补技术服务

2017-06-27
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双分子荧光互补技术(BiFC,Bimolecular Fluorescence Complementation)是一种可在活细胞内直观、快速检测目标蛋白之间相互作用的技术,由 Hu 等人于 2002 年首次报道。美迪西已建立并完善了 PROTAC 生物筛选与功能验证平台,其生物部具备成熟的 PROTAC 功能检测与验证能力,可利用融合蛋白表达、双分子荧光互补(BiFC)等技术开展 PROTAC 的高通量筛选与功能验证,用以发现能够靶向降解目标蛋白的 PROTAC 分子。

一、双分子荧光互补(BiFC)技术原理

有研究表明,GFP的两个β片层之间的环状结构(loop)上存在多个可插入外源蛋白的位点,且在适当条件下不会显著影响GFP的荧光活性。双分子荧光互补(BiFC)技术正是利用荧光蛋白的这一特性,将荧光蛋白分割成两个本身不具有荧光活性的片段,并分别与目标蛋白融合表达。

当两个目标蛋白发生相互作用并相互靠近时,与其融合的两个荧光蛋白片段也会在空间上相互接近,从而促进两个片段重新组装,恢复荧光蛋白的荧光活性并产生荧光。通过荧光显微镜,可以直观观察两个目标蛋白是否发生相互作用,并在接近活细胞生理状态的条件下,观察蛋白质相互作用发生的时间和位置,以及荧光信号强度等信息。此外,BiFC还可用于分析蛋白质复合物的形成及稳定性,以及细胞信号分子对蛋白质相互作用的影响。这些信息对于研究蛋白质相互作用及其调控机制具有重要意义。

在此基础上发展出的多色双分子荧光互补技术(multicolor BiFC),不仅可以同时检测不同蛋白质复合物的形成,还能够比较不同蛋白质之间相互作用的相对强弱。该技术对实验设备和蛋白质表达比例的要求相对较低,具有操作直观、适用范围广等特点。因此,BiFC技术已被广泛应用于活细胞内蛋白质相互作用的研究。

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二、BiFC 技术六大核心优势

BiFC 技术在蛋白质相互作用研究中具有独特优势,主要体现在以下六个方面:

直观可视

可通过荧光显微镜直接观察蛋白质相互作用产生的荧光信号,无需依赖其他下游效应进行间接判断。

活细胞检测

可在活细胞中观察蛋白质相互作用,有助于减少细胞裂解或固定等操作可能对蛋白质相互作用状态造成的影响。

接近生理环境

目标蛋白可在活细胞环境中表达,其表达及翻译后修饰等过程更接近细胞内的生理状态,有利于在相对接近生理条件的环境下研究蛋白质相互作用。

无需特殊配比

对相互作用蛋白的表达比例没有严格的理论配比要求,可用于检测不同蛋白质亚群之间的相互作用。

多色检测

多色 BiFC 技术不仅可以同时检测不同蛋白质复合物的形成,还可通过比较荧光信号,对不同蛋白质之间相互作用的相对强弱进行分析。

设备要求相对简单

BiFC 技术通常使用荧光显微镜即可进行观察,相较于部分需要专用检测设备的蛋白质相互作用研究方法,对设备的要求相对较低。

BiFC 技术具有操作相对简单、检测直观等特点,可应用于原核生物、真菌、植物和动物等多种生物体系及细胞类型,是研究活细胞内蛋白质相互作用及蛋白质复合物形成的重要工具。

三、BiFC 实验流程与服务步骤

标准的 BiFC 实验流程主要包括以下2个步骤:

1 载体构建
将目的基因分别克隆至含荧光蛋白 N 端片段(VN)或 C 端片段(VC)的表达载体中,构建目的蛋白与荧光蛋白片段的融合表达载体。

2 细胞共转染
将构建好的融合表达载体共同转染至合适的宿主细胞中,荧光显微镜下观察是否有相互作用。

四、典型应用实例:转录因子互作研究

Fig1: Potassium deprivation increases BiFC signals formed by JunVN173 and ATF2VC155.

Fig1: Potassium deprivation increases BiFC signals formed by JunVN173 and ATF2VC155.

CGNs were transfected with plasmids encoding JunVN173 (JunVN) and ATF2VC155 (ATF2VC) together with ECFP. JunΔL3VN were served as a control. After 16 hr, CGNs were switched to 25K, 5K media for 1h. Photos were taken on a fluorescence microscope at a magnification of 200×. The white arrows indicated the BiFC signals (Venus fluorescence). The transfected cells were lysed for Western blotting by anti-Flag and anti-ATF2 (20F1 CST). CFP were reprobed for normalizing the tranfection efficiency. The percentage of CFP-positive cells exhibiting Venus fluorescence was scored. Data were presented as means ± S.E., n=3, Student’s t test, p<0.05.

常见问题

什么是双分子荧光互补(BiFC)技术?

BiFC(Bimolecular Fluorescence Complementation,双分子荧光互补)由 Hu 等人于 2002 年首次报道。其原理是:将荧光蛋白(Venus、GFP、YFP 等)分割为两个无荧光活性的片段(N 片段和 C 片段),分别与目标蛋白融合表达;若两个目标蛋白在细胞内发生相互作用,两个荧光蛋白片段便会在空间上靠近并重新形成具有荧光活性的结构,从而产生荧光信号,可在荧光显微镜下直接观测。

BiFC 相比其他蛋白互作检测方法有什么优势?

BiFC 具备六大核心优势:①可直接在荧光显微镜下观察;②在活细胞内进行,避免假阳性;③保留蛋白的翻译后修饰;④无需精确控制两种载体的转染摩尔比;⑤多色 BiFC 可同时检测多种复合体并比较互作强弱;⑥除荧光倒置显微镜外,不需特殊设备。

BiFC 实验的基本流程是怎样的?

标准流程:①构建含 VN/VC 片段的融合蛋白表达载体;②将载体共转染至细胞;③在荧光显微镜下观察互补荧光信号;④统计阳性细胞比例,并以 Western blot 检测对转染效率进行标准化,输出分析报告。

BiFC 技术存在哪些局限性?

主要存在两方面局限:①假阳性——某些蛋白在生理条件下不互作,但被强制拉近后可能产生非特异性荧光;②假阴性——弱或瞬时相互作用产生的信号较弱,难以检测。建议配合严格的阳性/阴性对照,并联合 Co-IP、FRET 等方法进行平行验证。

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