CNSHDV: Tương tác protein

CEMINAR CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỘNG VẬT TƯƠNG TÁC PROTEIN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG Protein 1 Protein 2 Thực hiện: HOÀNG HỮU TÌNH Lớp: ĐỘNG VẬT K17 MỞ ĐẦU • Protein là một hợp chất đại phân tử được tạo thành từ rất nhiều các đơn phân là các axit amin. • Trong tế bào động vật, protein có vai trò hết sức quan trọng. Chúng tham gia cấu trúc của tế bào, là những enzym xúc tác cho các quá trình sinh lí sinh hóa xảy ra trong tế bào, protein còn tham gia các quá trình vận chuyển, bảo vệ, điều khiển, là nơi dự trữ chất dinh dưỡng, nhận biết các lọai phân tử khác nhau, ch_u trách nhiệm về sự vận động của động vật ` mức tế bào và cơ thể Các chức năng này có thể do một hoặc nhiều phân tử protein đặc hiệu đảm nhiệm. Sự tương tác giữa các protein chính vì thế rất quan trọng đối với các hoạt động sống của tế bào. “Tương tác protein, phương pháp nghiên cứu và ứng dụng”. • Tương tác protein có thể diễn ra giữa các protein với nhau hoặc cũng có thể giữa phức hợp protein với các chất khác trong tế bào. Sự tương tác này tác động đến các hoạt động của tế bào dẫn đến những biểu hiện ra bên ngoài của cơ thể sống. • Nghiên cứu tương tác protein có ý nghĩa quan trọng nhằm xác đ_nh chức năng và sự tham gia của chúng vào một hay nhiều hoạt động sống cụ thể như quá trình phân chia tế bào, sao chép DNA, tổng hợp protein hay vận chuyển tín hiệu. 1. Tương tác protein • Tương tác protein là quá trình tác động qua lại giữa các protein với nhau hoặc giữa các protein với các phân tử khác trong tế bào ảnh hư`ng đến các hoạt động sống trong tế bào và ảnh hư`ng đến quá trình sống của động vật. Protein 1 Protein 2 Hình 1. Tương tác protein-protein NỘI DUNG - Mạng tương tác protein • Việc tìm hiểu tương tác của các protein là 1 trong những vấn đề quan trọng trong sinh học. • Các thí nghiệm thực tế cho thấy các protein thể hiện chức năng khi tương tác với nhau. • Tập hợp các tương tác của protein được gọi là mạng tương tác protein-protein (protein-protein interactions - PPIs). • Mạng PPIs thường được biểu diễn bằng một đồ th_ mà mỗi cạnh là một protein và mỗi đỉnh là một tương tác. Hình 2. Một mạng tương tác protein-protein • Ngày nay, dữ liệu về protein và tương tác giữa chúng của các cơ thể sống rất nhiều, và được bổ sung thường xuyên b`i các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới. • Ví dụ dữ liệu về loài Yeast có khoảng hơn 6.000 protein và hơn 12.000 tương tác [Natasa Przulj 2003] Nhưng lượng dữ liệu này vẫn được bổ sung hàng ngày. • Việc tìm hiểu cấu trúc mạng tương tác giữa các cơ thể sống khác nhau đang được nhiều nhà khoa học quan tâm, vì khi so sánh các mạng tương tác này có thể tìm ra được những đặc điểm chung giữa các loài hoặc tìm ra được vai trò của các protein trong một cơ thể sống. II. Phương nghiên cứu tương tác protein Phương pháp: • Protein nghiên cứu được cố đ_nh trên một chất mang (ví dụ: Agarose, Sephadex). • Sau đó mẫu chứa protein tương tác được cho đi qua cột và chúng b_ giữ lại. • Các protein bám này được tách ra khỏi cột bằng các dung d_ch thích hợp như: SDS, muối NaCl, dung môi hữu cơ. • Người ta đã sử dụng phương pháp này để tách các protein tương tác với RNAaza từ 25 năm trước đây. 2.1. Sắc kí ái lực (Affinity chromatography) protein ligand Hình 3. Phương pháp sắc kí ái lực 2.2. Kết tủa miễn d_ch (Immunopricipitate) • Phương pháp kết tủa miễn d_ch dựa vào phản ứng kháng nguyên với kháng thể. • Ở đây người ta dùng chất mang (Sepharose) gắn với protein A tương tác với kháng thể để kết tủa phức hệ kháng nguyên - kháng thể đồng thời kéo theo các protein khác tương tác với protein nghiên cứu. • Các protein kết tủa cũng sẽ được tách ra để nghiên cứu. 2.3. Tạo liên kết chéo (Cross-linking) • Với phương pháp này thì liên kết chéo giữa các protein tương tác với nhau nhờ một tác nhân (ví dụ gluceraldehite). Sau đó phức hệ được tách ra và dùng điện di hai chiều phân tích để phát hiện khả năng hai protein có tương tác với nhau hay không. 2.4. Sử dụng kỹ thuật di truyền (Using genetic engineering): hệ thống lai kép (Two hybride system). • Năm 1989, Stan Field lần đầu tiên giới thiệu phương pháp sử dụng kỹ thuật di truyền để nghiên cứu tương tác protein có tên là hệ thống lai kép (Two hybride system). • Phương pháp này có nhiều ưu việt hơn hắn các phương pháp khác. Đặc biệt là độ chính xác và độ nhạy cao mà không phương pháp nào có thể đạt được. [...]... số trường hợp sau: - Nghiên cứu tương tác hai protein - Nghiên cứu tương tác giữa các đoạn peptit chức năng (domain) khác nhau của một protein với các protein khác - Nghiên cứu sàng lọc (screening) từ thư viện gen để tìm kiếm các protein tương tác với một protein đã biết III Ứng dụng kỹ thuật hệ thống lai kép với tế bào chủ là nấm men để nghiên cứu các protein tương tác với photphataza (TTP30) 3.1... nhất, hiệu quả nhất • Sử dụng hệ thống lai kép để nghiên cứu tương tác protein trong một số trường hợp sau: - Nghiên cứu tương tác hai protein - Nghiên cứu tương tác giữa các đoạn peptit chức năng (domain) khác nhau của một protein với các protein khác - Nghiên cứu sàng lọc (screening) từ thư viện gen để tìm kiếm các protein tương tác với một protein đã biết • Từ đó, có những ứng dụng rỗng rãi trong đời... • Người ta tách gen mã hoá cho hai nhân tố và gắn vào hai vectơ tách dòng riêng rẽ Muốn nghiên cứu tương tác protein X và Y người ta tiến hành tách dòng gen mã hoá cho hai protein này và lần lượt gắn vào hai vectơ AD và BD Sau đó hai vectơ cùng được biến nạp vào dòng tế bào biểu hiện gen • Kết quả là tạo ra các protein lai ( fussion protein) AD-X và BD-Y Nếu hai protein X và Y có tương tác với nhau... mã hoá cho protein tương tác với TTP30 có kích thước khoảng 1,6 kb (kết quả PCR) Gen TTP30 có hai vùng chức năng PB và TPR nhưng không có biểu hiện tương tác với một protein nào từ thư viện gen cDNA, điều này có thể liên quan đến việc tách dòng riêng rẽ các vùng chức năng sẽ ảnh hưởng đến cấu hình không gian và làm thay đổi khả năng tương tác của chúng Việc xác định loại gen và vùng tương tác của hai... được chẩn đoán có các tương tác protein mang lại kết quả xấu, bác sĩ có thể tiến hành ngay liệu pháp điều trị tích cực với họ thông qua phẫu thuật, hóa trị và điều trị phóng xạ 4.2 Bài toán dự đoán chức năng của protein dựa vào tương tác protein- protein • Xác định chức năng của protein là một trong những vấn đề cơ bản của sinh học Có nhiều cách khác để xác định chức năng của protein chưa biết chức... hiện Ngược lại, nếu hai protein X và Y không tương tác với nhau thì tác động của chúng đối với promotor là riêng rẽ do đó không có sản phẩm của gen “báo cáo” (a) Phức hệ phiên mã gồm AD và BD (b) Sử dụng phức hệ phiên mã để nghiên cứu tương tác hai protein X và Y Hình 2: Cơ sở phân tử của hệ thống lai kép • Phương pháp lai kép được ứng dụng rộng rãi để nghiên cứu tương tác protein trong một số trường... bằng cách tìm hiểu các protein tương tác với nhau như thế nào Điều này giúp chúng tôi trực tiếp đưa ra các liệu pháp phù hợp với từng bệnh nhân” • Các nhà nghiên cứu quan sát tương tác của 30.000 protein, sau đó xác định một nhóm chính khoảng 250 protein quan trọng nhất liên quan tới việc dự đoán khả năng sống của bệnh nhân Nhiều protein trong số này điều tiết hoạt động của các protein khác Nếu một... tăng sự tương tác giữa virus với vimentin hoặc làm chuyển tương tác bằng cách phủ vimentin lên bề mặt virus để virus định hướng vào một thụ thể khác” Một ứng dụng quan trọng khác là tìm ra cách ngăn ngừa các bệnh truyền nhiễm Manchester cho biết nhóm của bà cũng phát hiện ra một số vi khuẩn và virus dựa vào vimentin để xâm nhập vào tế bào Kết luận • Có nhiều phương pháp nghiên cứu tương tác protein. .. hiểu rõ hơn về sự tương tác giữa virus với tế bào Câu hỏi đầu tiên được đặt ra là “virus bám vào loại protein nào của tế bào?” • Công việc khó khăn • Koudelka (đồng tác giả nghiên cứu) nhanh chóng phát hiện virus có ái lực với một protein nặng 54 kilodalton (kD) được tìm thấy ở tế bào nội mô và các loại tế bào khác Tuy vậy, tìm ra được một protein đặc trưng trong số hàng trăm ngàn protein được sản... tương tác với TTP30 • Người ta đã tiến hành tách plasmit pGAD424 mang cDNA biến nạp vào tế bào nấm men HF7C đã chứa plasmit pGBT9 mang các đoạn gen tương ứng TTP30, PB, TPR ở trên Các thể biến nạp được phát hiện trên các môi trường chọn lọc: MT1 không chứa Leu và Trip (phát hiện hiệu quả và tần số biến nạp), môi trường MT2 không chứa Leu, Trip và His (phát hiện dòng gen mã hoá cho protein tương tác . đến quá trình sống của động vật. Protein 1 Protein 2 Hình 1. Tương tác protein- protein NỘI DUNG - Mạng tương tác protein • Việc tìm hiểu tương tác của các protein là 1 trong những vấn đề quan. nghiệm thực tế cho thấy các protein thể hiện chức năng khi tương tác với nhau. • Tập hợp các tương tác của protein được gọi là mạng tương tác protein- protein (protein- protein interactions - PPIs) bằng một đồ th_ mà mỗi cạnh là một protein và mỗi đỉnh là một tương tác. Hình 2. Một mạng tương tác protein- protein • Ngày nay, dữ liệu về protein và tương tác giữa chúng của các cơ thể sống