Uma tela de 2-híbrido de levedura em lote para comparar as interações da proteína

Um entendimento completo dos processos biológicos de célula depende de encontrar as redes de interação de proteínas que fundamentam seus mecanismos moleculares. Uma abordagem para identificar as interações da proteína é ensaio fermento 2-híbrido (Y2H), que trabalha pela montagem de um fator de transcrição quimérico funcionamento uma vez que os dois domínios da proteína de interesse ligam para um outro¹. Uma tela típica de Y2H é realizada através da criação de uma população de levedura que abriga tanto uma biblioteca de plasmídeos codificação interação proteínas fundidas a um ativador transcricional (ex., ‘presas’ a proteína de fusão) e um determinado ‘isca’ plasmídeo composto da proteína de interesse fundido a um domínio de ligação do DNA (por exemplo, o domínio de Gal4 DNA-ligando que vincula-se à sequência de ativação Gal4-upstream). Uma das principais vantagens da abordagem Y2H é que é relativamente fácil e barata para realizar em um laboratório típico equipada para trabalho rotineiro de biológica molecular². No entanto, quando tradicionalmente realizada, um usuário amostras colônias individuais que surgem em seleção para uma interação positiva de Y2H. Isto limita severamente o número de clones ‘presas’ biblioteca que podem ser pesquisados. Este problema é agravado quando a abundância de uma particular interação presa é muito elevada em relação às outras, diminuindo a chance de detecção de interação de plasmídeos de rapina baixa abundância.

Uma solução para usando o princípio de Y2H em uma cobertura abrangente da proteoma é o uso de uma abordagem de matriz formatada no qual uma matriz contendo plasmídeos conhecido presas individuais pode ser interrogada digitalmente. No entanto, essa abordagem exige uma infra-estrutura que não é prontamente acessível ou rentável para os investigadores que estão interessados em definir a interactome de um pequeno número de proteínas ou domínios³. Além disso, bibliotecas de rapina muito complexo que podem codificar vários fragmentos de interação de proteínas que expandir o tamanho do como matrizes matriz para tamanhos impraticáveis. Uma alternativa é realizar ensaios com bibliotecas complexas em lotes e avaliar a presença de interação clones usando sequenciamento de elevado-throughput maciço paralelo⁴. Isto pode ser aplicado para ensaiar a presença de plasmídeos de rapina que surgem em várias colônias usando um típico Y2H formatado abordagem em qual fermento habitação um par de interação de proteínas da fusão de células podem crescer em uma placa de^5,6. Esta ideia geral pode ser acentuada para aumentar a consulta de ambos várias iscas e presas componentes ao mesmo tempo^7,8.

Ainda assim, muitas investigações exigem que um mais fácil ainda mais focado esforço em apenas algumas proteínas ‘iscas’ e podem se beneficiar mais de uma consulta exaustiva e semi-quantitativa de uma biblioteca de rapina complexo único. Temos desenvolvido e validado uma abordagem para realizar estudos de interação de proteínas em larga escala usando um princípio de Y2H em formato de lote⁴. Isto usa a taxa de expansão de um plasmídeo presa particular como um proxy para a força relativa da interação de Y2H⁹. Sequenciamento profundo de todos os plasmídeos dentro de uma população submetida ao crescimento normal ou condições de crescimento seletivo produz um mapa completo de clones que geram interações de Y2H forte e fracas. O repertório de interactianos pode ser obtido e comparado diretamente através de múltiplos isca plasmídeos. O fluxo de trabalho resultante denominado DEEPN (enriquecimento dinâmico para avaliação de redes de proteínas), portanto, pode ser usado para identificar interactomes diferencial das bibliotecas de rapina mesmo para identificar proteínas, permitindo a comparação entre uma proteína vs outro.

Aqui, demonstramos DEEPN e introduzir melhorias nos métodos laboratoriais que facilitam a sua utilização, que são descritos na Figura 1. Melhorias significativas incluem:

Geração de populações de presas fermento. Um dos principais requisitos de DEEPN está gerando populações de levedura com diferentes isca plasmídeos que têm a mesma distribuição das bibliotecas de rapina do plasmídeo. Populações de equivalente de linha de base da biblioteca do plasmídeo presa são essenciais para fazer comparações precisas entre o interactomes de iscas diferentes. Isto é melhor alcançado quando um plasmídeo de biblioteca já está alojado em uma população de levedura haploide e entrando um plasmídeo isco dado que a população é alcançado pelo acasalamento para produzir um diploides. Aqui, nós fornecemos um guia claro em como fazer tais populações usando bibliotecas comerciais alojadas em leveduras haploides. Embora não tenhamos encontrado métodos que geram um número elevado de diploides, a eficiência global de acasalamento destas cepas de leveduras contendo biblioteca comercial foi baixa. Portanto, nós construímos uma nova tensão que pode abrigar presas bibliotecas que rende muito mais diploides por reação de acasalamento.

Novo conjunto de isca plasmídeos. Muitos plasmídeos atuais que expressam proteínas da fusão ‘isca’ compostas da proteína de interesse e um domínio de ligação a DNA são baseados em 2µ, permitindo-lhes ampliar seu número de cópia. Este número de cópia pode ser bastante variável na população e levar a variabilidade na resposta transcricional de Y2H. Isto por sua vez poderia inclinar a capacidade de medir a força de uma interação de proteína dada baseada a resposta de crescimento das células de seleção. Isto pode ser parcialmente endereço usando um plasmídeo cópia baixa, alguns dos quais têm sido descritos anteriormente como o comercialmente disponível pDEST32¹⁰. Nós construímos um nova isca do plasmídeo (pTEF-GBD) que produz proteínas da fusão Gal4-DNA-ligando domínio dentro de um plasmídeo de cópia baixa baseada em Centrómero TRP1 carreg o gene de resistência de Kanr que também permite a clonagem de fragmentos de isca contra a corrente e a jusante do domínio Gal4 DNA-ligando.

Biblioteca de fragmento de novo high-density Y2H. Temos construído um plasmídeo novo para bibliotecas de rapina Y2H casa e usou para construir uma biblioteca de Y2H altamente complexa feita de distorcida aleatoriamente fragmentos de DNA genômico de Saccharomyces cerevisiae. Análise de sequência mostrou que esta biblioteca tinha mais 1 milhão de elementos diferentes, muito mais complexos do que descritas anteriormente fermento Y2H genômica plasmídeo bibliotecas¹¹. Com essa nova biblioteca, fomos capazes de mostrar que o fluxo de trabalho do DEEPN é robusto o suficiente para acomodar o complexas bibliotecas com muitos plasmídeos diferentes de uma forma que é confiável e reprodutível.