酵母雙雜交系統的建立得力于對真核細胞調控轉錄起始過程的認識。研究發現，許多真核生物的轉錄激活因子都是由兩個可以分開的、功能上相互獨立的結構域(domain)組成的。例如，酵母的轉錄激活因子GAL4，在N端有一個由147個氨基酸組成的DNA結合域(DNA binding domain,BD)，C端有一個由113個氨基酸組成的轉錄激活域(transcription activation domain,AD)。GAL4分子的DNA結合域可以和上游激活序列(upstream activating sequence，UAS)結合，而轉錄激活域則能激活UAS下游的基因進行轉錄。但是，單獨的DNA結合域不能激活基因轉錄，單獨的轉錄激活域也不能激活UAS的下游基因，它們之間只有通過某種方式結合在一起才具有完整的轉錄激活因子的功能。
在蛋白質相互作用研究工作中，酵母雙雜交技術往往是很多研究者的科研利器。然而酵母雙雜交實驗的流程相對復雜，許多剛剛開展實驗的老師很容易遇到各種各樣的問題，不知道該如何應對。百瑞極將帶您解密 Gold酵母雙雜交系統，將收集匯總的酵母雙雜交實驗常見問題和應對方法分享給大家！以此為您的實驗保駕護航，再無后顧之憂！
為什么要使用酵母表達系統來進行蛋白質互作研究? 酵母可以提供一個體內真核系統，同時又兼具原核細菌系統的可操作性強、簡單易用的優點。在酵母體內表達的蛋白質可以正確的折疊；提供中性pH內部環境；可以形成二硫鍵和其他真核系統共有的翻譯后修飾。這些特點對于維持天然蛋白結構獲得真實的蛋白質互作關系至關重要。同時，酵母可操作性強，并且已進行全基因組測序。利用同源重組可以很方便地直接在酵母中構建文庫。 用于酵母雙雜交篩選的bait蛋白質有什么要求? Bait蛋白質應該是核蛋白質或胞漿蛋白質；分泌型蛋白質不能用作bait;通常來講，bait不能帶有跨膜結構域；bait和prey的互作不能依賴于糖基化，這是由于酵母翻譯后修飾不包括糖基化；bait與GAL4 BD域融合表達后可以正確的折疊；bait不能激活酵母中轉錄報告基因的表達(即不能有自激活活性)。 以經驗來看，bait不宜過大，過大的外源性融合蛋白在酵母中不穩定，我們推薦bait不超過100 kD,或bait載體的DNA插入片段不超過3kb。大多數情況下，bait的設計依賴于經驗，很難確定bait的效果會如何。酵母雜交中插入片段的N端與147個氨基酸的GAL4 BD融合表達，這可能會影響蛋白折疊，以及插入的結構域能否進行蛋白質互作。比較大的bait可能會引起非特異性互作而提高背景，推薦使用較小的、特異的bait進行酵母雙雜交實驗。小至8個氨基酸，大至750個氨基酸的蛋白都已經被成功用于酵母雙雜交研究。 做酵母mating實驗的最佳時間是多久?需要注意什么? 酵母mating實驗一般需要20-24小時。我們推薦通過檢測到顯微鏡下的三葉草結構作為酵母接合反應成功的根據，一般的酵母接合效率為2-5%左右。當對誘餌菌株進行液體培養過夜時，應挑選大的、新鮮的克隆進行培養，經過離心和重懸后，再使用血球計對細胞進行計數，提高雜交效率。進行mating實驗時，需要低速搖菌30-50 rpm條件下培養，20 h后顯微鏡下觀察是否有接合反應發生，若沒有繼續培養4 h。 酵母雙雜交可以用兩種質粒共轉化一個菌株進行蛋白相互作用的篩選嗎，與接合反應相比較哪個效果好? 可以將兩種質粒共轉化Y2H Gold菌株進行蛋白相互作用的篩選，但這種方式的實驗操作轉化效率不好控制，穩定性不好。利用酵母菌有性生殖的過程，采用兩種不同類型的菌株(Y187和Y2H Gold),通過它們之間的有性接合反應進行篩選，篩選方式很科學，假陽性率低。 使用Matchmaker系統做酵母雙雜交，轉化效率很低(沒有做對照實驗),這是什么原因? 建議先做對照實驗；DNA質量一定要高，可以用乙醇再次純化；DMSO和Carrier DNA質量要高，最好是新鮮的，Carrier DNA在轉化之前最好用沸水變性；SD培養基pH值應調為5.8,YPDA應調為6.5。重新配制培養基，檢測對照的轉化效率；可能是BD載體翻譯出來的融合蛋白質對酵母菌有毒性。 一般來說，保存于25%甘油的酵母菌株在每次解凍后會丟失10%的活力細胞。因此，大多數凍存的酵母在融化溫度不超過室溫而且操作小心的條件下，最多可容忍10次凍融。有兩個例外情況請注意：預制的酵母文庫和酵母感受態細胞。為篩選到基因覆蓋度最廣的文庫，預制的酵母文庫一旦解凍，就必須立即使用且不要重新凍存。同樣，為得到最高轉化效率，酵母感受態細胞應該立即使用且避免凍存。 什么是均一化處理，為什么要進行均一化處理? 均一化文庫是指某一特定組織或細胞的所有表達基因均包含其中，且在cDNA文庫中表達基因對應的cDNA的拷貝數相等或接近。在均一化cDNA文庫中，高豐度基因與低豐度基因均衡，這就避免了在篩選的過程中由于基因組本身基因豐度的高低而影響到篩選概率的問題，因此這樣的文庫具有更高的基因代表性。使用雙鏈特異性核酸酶(Duplex-Specific Nuclease, DSN),降解雜交過程中形成的雙鏈DNA。高豐度的基因形成雙鏈的速度較快，所以降解也比較多，從而達到均一化的目的。 不可以，X-Gal與X-Alpha-Gal不同。X-Gal是E.coli β-半乳糖苷酶(LacZ)的反應底物，而X-Alpha-Gal是酵母α-半乳糖苷酶(Mel1p)的反應底物。X-Alpha-Gal在Matchmaker Gold系統中用作藍白篩選的篩選底物，在蛋白質互作激活mel1基因表達后，酵母細胞可以分泌表達Mel1p。 在兩缺培養基上長出墨綠色的菌落，是否正常? 正常情況下在添加了X-α-gal的雙缺平板上如果有藍色的菌落長出，說明研究的兩個蛋白間有陽性的相互作用，如果菌落是白色的說明研究的兩個蛋白沒有相互作用。出現墨綠色的菌落是一種比較少見的現象，也認為是有陽性作用，出現這種顏色上的差異，可能是受酵母代謝產物的影響。對于這種情況，建議在雙缺的平板上挑取單菌落，在四缺平板上劃線，通過多次劃線的方式進一步確定蛋白間的陽性相互作用。 滅菌時溫度過高，培養基碳化會導致顏色發黑，需要保證在121℃,15 min高壓條件下滅菌。 為什么酵母菌在培養基上培養有時會變成粉紅色或紅色? ADE2或ADE1菌株在低含量腺嘌呤培養基上生長時，嘌呤前體積累造成菌株變紅。百瑞極的YPDA培養基采用優化后的培養基配方，可以在很大程度上避免色素的積累。 固體培養基不凝固，是什么原因造成的? 瓊脂添加量正確的情況下，培養基不凝固可能是由于滅菌時間過長和pH值偏低造成的。部分地區的水質偏酸，這種情況下，建議調整SD基本培養基的pH值至5.8,YPDA培養基的pH值至6.5,在121℃的條件下，15 min高壓滅菌。 用酵母雙雜交系統驗證有明確報道的有相互作用的蛋白間的作用，結果出現假陰性，一個星期之后還是看不到藍色菌落，原因是什么? 測不到陽性結果可能存在以下原因：一、研究的存在相互作用的蛋白是跨膜蛋白或分泌到胞外的蛋白，如果存在這種情況，需要將跨膜區或者信號肽序列都去除，因為酵母雙雜交系統驗證蛋白相互作用是在核內進行的；二、雜交的蛋白在宿主細胞中表達不穩定，GAL4融合區域堵塞了相互作用的位點，雜交蛋白在酵母體內進行了不正確的折疊都會影響到兩個蛋白相互作用的驗證；三、有研究表明，有些存在弱相互作用的蛋白最長半個月以后才可以看到陽性結果。建議在進行酵母雙雜交實驗之前對相關的蛋白特性進行分析，或者重復實驗進行試驗結果的驗證。
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