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蛋白片段互补方法及其在药物筛选中的应用

本文简述了蛋白片段互补及功能互补（proteinfragmentcomplementation

assay：PCA）。将报告蛋白分割成两个没有功能的片段，分别与两个待检测的蛋

白质融合，如果待检测的两个蛋白质能够发生相互作用，就可以使报告蛋白的两

个片段发生互补，从而使其功能得以重建。该技术对药物发现及筛选起了巨大的

作用，尤其适用于高通量药物筛选。

[Abstract]Wedescribedaexperimentalstrategies-proteinfragment

complementationassays(PCAs)whichcanbeusedtodetectprotein-protein

interactions.PCA-basedstrategiescanbeusedwithorinsteadoftraditional

target-baseddrugdiscoverystrategiestoidentifynovelpathway-componentproteins

oftherapeuticinterest,itcanincreasethequantityandqualityofinformationaboutthe

actionsofpotentialdrugsandtogaininsightintotheIntricatenetworksthatmakeup

themolecularmachineryoflivingcells.

[Keywords]Fragmentcomplementation;Protein-proteininteraction;Drug

screening

蛋白质控制和调节细胞分裂增殖以及癌性转化等诸多的生命活动。蛋白质之

间的相互作用即通过与其配体结合或作为一个大的生物复合体中的一部分是蛋

白质发挥作用的主要形式。而生物体各种疾病的产生都直接或间接的与蛋白之间

的相互作用有关。因此，研究蛋白质之间的相互作用就成为筛选药物的热点。

人们建立了许多方法来研究蛋白质的相互作用。除了经典的酵母双杂交

(Y2H)和噬菌体展示外，近年来出现了免疫共沉淀(CO-IP)、串联亲和提纯法

（TAP）和荧光共振能量转移(FRET)以及原子力显微技术、表面等离子共振等生

物物理学方法。这些方法为蛋白质相互作用的研究提供了丰富的检测手段，但都

具有一定的局限性，如特异性差等，而且不能检测细胞内实时发生的蛋白质复合

体组装、定位、迁移、降解等动态过程。近年来，一种新的方法-蛋白质片段功

能互补分析（proteinfragmentcomplementationanalysis，PCA）便应运而生。

1PCA概述

1.1蛋白片段互补分析的原理许多蛋白如果分割成2个片段后，单个片段都

没有活性，蛋白质的功能丧失，但当这2个片段充分靠近时，蛋白质功能可以恢

复。PCA就是利用蛋白质的这一特性将一个功能蛋白或报告蛋白（通常是酶）

的基因合理地分割成N端和C端2个片段，分别与目标蛋白连接构建成融合蛋

白。如果2个目标蛋白相互作用，则报告蛋白片段互相靠近和重新折叠，功能得

到恢复（重建酶的活性）。图1以荧光蛋白为例示意了这一原理。

注：1表示待检测蛋白A和B分别与荧光蛋白2个片段融合；2表示蛋白质

A和B的相互作用使荧光蛋白2个片段相互靠近；3表示荧光蛋白重新组合成完

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蛋白片段互补方法及其在药物筛选中的应用