protein-interaktionsanalysen mittels yeast - two -hybrid assay grundpraktikum genetik
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Protein-Interaktionsanalysen mittels Yeast - Two -Hybrid Assay Grundpraktikum Genetik. Analyse von Protein-Protein Interaktionen. In vitro Methoden: (Co-)Immunpräzipitation (zwei interagierenden Proteinen im Lysat ) - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Protein-Interaktionsanalysen mittels
Yeast-Two-Hybrid Assay
Grundpraktikum Genetik
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Analyse von Protein-Protein Interaktionen
• In vitro Methoden:– (Co-)Immunpräzipitation (zwei interagierenden Proteinen im Lysat)– Affinitätschromatographie (potentieller Interaktionspartner ist
immobilisiert)– Cross-linking (chemische Verknüpfung von Partnern)– Protein-probing (markiertes Protein beweist eine Bindung)– Phage-display (Suche nach Partner in einer Bibliothek)– Protein-Chip
• In vivo Methoden:– Fluorescence energy transfer (FRET)– Hefe-Zwei-Hybrid– Hefe-Tribrid-System– Split-YFP
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Saccharomyces cerevisiae
• 1996 Genomsequenz – 1. sequenzierter eukaryotischer Organismus~ 12 Mb, 16 Chromosomen~ 6000 Gene
• biotechnologische Nutzung
• Modellorganismus- Genetik, Biochemie, Molekularbiologie
Zellbiologie- schnelles Wachstum, leicht zu
kultivieren- leichte Isolierbarkeit, Charakterisierung
von Mutanten- nicht pathogen- stabiler haploider Zyklus- transformierbar
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Yeast-Two-Hybrid: GAL4 Transkriptionsfaktor
keine Galaktose im Medium: Galaktose im Medium:
GAL80 bindet an AD von GAL4
GAL80/GAL4 Komplex bindet an UAS bindet an den Promtor
Transkription der GAL-Geneunterdrückt
GAL4 bindet an Promotor
Transkription der GAL-Gene aktiviert
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Yeast-Two-Hybrid: Prinzip
X = Bait =Protein für Identifikation von Bindungs-partner
X = Prey =Target für Baitz.b. Bibliothek
!!!! Verwendete Hefe-Stämme haben ein mutiertes (defektes) Gal4 !!!!
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Yeast-Two-Hybrid: Prinzip
β-Galactosidase
• ins Hefe-Genom integriert
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Auxotrophie und Prototrophie
• auxotroph: bezeichnet Organismen, die bestimmte essentielle Substanzen nicht selbstständig synthetisieren können
• prototroph: bezeichnet Organismen, die alle benötigten organischen Wachstumsfaktoren (Aminosäuren, Nukleotide,…) selbst synthetisieren können
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Yeast-Two-Hybrid: Hefestämme
a-Zelle → a-factor, α-Rezeptor
α-Zelle → α-factor, a-Rezeptor
Klassische(genetische) Nomenklatur:
ARG 2 Wildtyp Gen arg2 Mutiertes Genarg2-9 Spezifische Mutation in Genarg2-Δ DeletionsmutanteARG2::LEU2 DisruptionsmutanteArg2p ProteinArg+ Arg prototrophArg- Arg auxotroph
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Yeast-Two-Hybrid: Plasmide
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Yeast-Two-Hybrid: Transformation
• Transformation: Hitzeschock bei 42°C
• LiAC: erhöht Permeabilität und DNA-Bindekapazität der Zellwand
• carrier DNA: bindet an die Zellwand (einzelsträngige DNA bindet effektiver als doppelsträngige DNA)
• PEG: vermittelt Anlagerung des Plasmids und der carrier-DNA an Hefezellen
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Yeast-Two-Hybrid: Transformation
Wichtig: Unter der Cleanbench arbeiten Alle Lösungen und Platten nur unter der Bench öffnen
Berechnung der Plasmidmenge (1 µg für Trafo)
Bsp.: 129 ng/µl = Miniprep
1000 ng129 ng/µl
!! SD-Trp für Stamm AH109 und pGBKT7-constructs !! SD-Leu für Stamm Y187 und GADT7-constructs
= 7,75 µl
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Mating und Selecting
1 2 3 45 6 7 89 10 11 1213 14 15 16
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Testen auf Protein-Protein Interaktion
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Testen auf Protein-Protein Interaktion• Mangelmedium
– SD-Leu-Trp-His: low stringency medium
• Galaktosidase-Assay– α-Galaktosidase (MEL1): wird ins Medium sekretiert
MEL1 UAS schwacher Promotor
– β-Galaktosidase (lacZ): wird nicht sekretiert GAL1 UAS starker Promotor
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Testen auf Protein-Protein Interaktion• HIS3 Gen wurde in AH109 und Y187 durch eine spezifische Mutation
ausgeschaltet
• aber: schwache Hintergrundexpression von HIS3 → falsch Positive
• 3AT: 3 Amino-1,2,4 triazol kompetiver Inhibitor des HIS3 Genproduktes
(Imidazolglycerol-Phosphat Dehydratase)
!!! Selektives Medium ohne Histidin nötig !!!
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Analyse von Protein-Protein Interaktionen
Yeast-Two-Hybrid Analyse in S. cerevisiae
Anwendungen:
• Interaktion zwischen Protein 1 und Protein 2 • Interaktion zwischen Proteindomänen• Rolle einzelner Aminosäurereste für Interaktion• Identifizierung von neuen Interaktionspartnern
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Vorteile/Nachteile des Yeast-Two-HybridVorteile• hoch sensitiv • in vivo (keine biochemische Reinigung der Proteine nötig, postranslationale Modifizierungen)• billig, robust• Screening
Nachteile• Interaktionsstelle durch AD/BD Domäne verdeckt• kann nur im Zellkern der Hefe stattfinden• richtige Faltung, Stabilität der Proteine in der Hefezelle• abweichende posttranslationale Modifizierungen in Hefe• Protein ist toxisch für Hefe• BD-Fusionprotein zeigen Interaktion (falsch Positive)• zeitliche und räumliche Expression der Proteine
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MADS-BOX Domain Proteine
MADS I K C
DNA-binding
Protein-protein interaction Transcriptional activation
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ABC Modell – Arabidopsis thaliana
A
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ABCDE Modell – Arabidopsis thaliana
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Liriodendron tulipifera (tulip tree)
• Family: Magnoliaceae
• Flower: – Monoecious– 9 tepals
• small genom size (784 Mbp)
• Habitat: Eastern North America
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Amborella trichopoda• most basal angiosperm
• Family: Amborellaceae
• small, evergreen
• unisexual flower :– tiny, typically about 4-8 mm– 5 – 8 tepals– wind and insect pollination
• Habitat: New Caledonia
A B
A: female flowerB: male flower
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zu untersuchende Proteine
Amborella trichopoda(AMTR)
AMTR-AGL2AMTR-PIAMTR-AG
E functionB function (GLO)C function
Liriodendron tulipifera(LITU)
LITU-DEF1LITU-AGL2LITU-PI
B functionE functionB function (GLO)
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Evolution des ABC-Models in Abhängigkeit von der Speziation der Blütenpflanzen.
se-Sepalen, pe-Petalen, st-Stamina, ca-Carpell
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Protein-Interaktionsanalysen mittels
Yeast-Two-Hybrid Assay
2. Tag
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2. Tag
• Auswertung 1. Tag• ß-Galactosidase Assay• Kolonie-PCR
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Auswertung 1. Tag
Kolonien zählen
Wachstum?
Wachstum?
Wachstum?
Was ist auffällig, anders als die Erwartung?
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Kolonie-PCR
Primer fwd
Primer rv PCR
PCR-Produkt
Gel
Zellaufschluss mit NaOH
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Mastermix
1 x 5,5 x (oder 6 x)
Puffer 10 x 5 µl 27,5 µl
dNTPs 2mM 5 µl 27,5 µl
ddH2O 34 µl 187 µl
Taq 1 µl 5,5 µl
45 µl (final 50 µl)
Mischung enthält alle Komponenten um mehrere Reaktionen anzusetzen. Reduktion der Pipettierarbeit und des Fehlers!Bsp: 5 Reaktionen
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ß-Galactosidase Assay
Indigo Farbstoff
• wird nicht sekretiert• Zellaufschluss mit Chloroform!!
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ß-Galactosidase Assay
Agarplatte
Alufolie
Chloroform
Chloroform Abdampfen lassen !!!
+ Agar mit X-Gal3h – 24 h
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Organisatorische Infos
!!!!! Arbeiten mit Chloroform und EtBr !!!!!• 3 Freiwillige zum Gele gießen• Mittagspause nach dem X-Gal Test• Praktikum Do und Fr
• Start pünktlich 8 Uhr• Bitte das Skript runterladen und
LESEN!! Fragen beantworten!!!• Klausur am Freitag 15 Uhr – 16 Uhr