$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Wechselwirkungen zwischen Biomolekülen sind der grundlegendste Teil biologischer Phänomene. Protein-Protein-Wechselwirkungen machen einen wesentlichen Teil solcher Wechselwirkungen aus. Daher ist die Identifizierung des/der Interaktionspartners/-partners eines interessierenden Proteins von entscheidender Bedeutung, um die Funktion des interessierenden Proteins/Gens weiter aufzuklären. Die Hefe-Zwei-Hybrid-Methode (Y2H) ist eine beliebte Technik zur Identifizierung von Protein-Protein-Wechselwirkungen in vivo1. In diesem System werden zwei Proteine (X und Y), deren Interaktion getestet werden soll, mit der DNA-bindenden (DB) Domäne bzw. der transkriptionellen Aktivierungsdomäne (AD) fusioniert. Das DB-X-Fusionsprotein bindet an eine Erkennungssequenz der DB-Domäne; Wenn also die Proteine X und Y interagieren, kommt das AD-Y-Fusionsprotein in die Nähe der Erkennungssequenz. Dadurch wird die Transkription des Reportergens stromabwärts der Erkennungssequenz aktiviert. Daher kann das Vorhandensein oder Fehlen von Reportergenaktivität verwendet werden, um das Vorhandensein oder Fehlen der Protein-Protein-Interaktionzu bestimmen 1.
Sobald ein spezifischer Interaktionspartner des interessierenden Proteins identifiziert ist, sollten weitere Analysen durchgeführt werden, um die biologische Funktion der Interaktion aufzuklären. Zu diesem Zweck können Mutanten der Proteine, die die spezifische Protein-Protein-Interaktion beeinträchtigen oder entfernen, isoliert werden, als mächtige Werkzeuge dienen. Das Y2H-System kann direkt verwendet werden, um solche Mutanten zu isolieren, indem "interaktionsnegative" Klone gescreent werden, beginnend mit dem "interaktionspositiven" Wildtyp-Klon. Um diesen Prozess zu beschleunigen, wurden "umgekehrte" Y2H-Systeme (rY2H) entwickelt 2,3. In rY2H-Systemen beherbergen die Wirtshefestämme gegenselektierbare Markergene als Reportergene, was bedeutet, dass Hefezellen nur dann wachsen, wenn die Proteine AD-Y und DB-X nicht interagieren.
Obwohl sowohl das Y2H- als auch das rY2H-System die Isolierung von interaktionsnegativen Mutanten ermöglichen, ist der Prozess der Isolierung der Mutanten mühsam, da nicht alle durch das Screening erhaltenen Kandidaten die gewünschte Art von Mutationen (in der Regel Missense-Mutationen) tragen. Das schwerwiegendste Problem ist, dass ein erheblicher Teil der Kandidaten Frameshift- oder Nonsense-Mutationen aufweist und es notwendig ist, Western Blotting durchzuführen, um unerwünschte Klone auszuschließen. Um dieses Problem zu lösen, wurden neue Plasmidvektoren entwickelt4. In diesen Vektoren wird KanMX, ein Arzneimittelresistenzmarker, außerhalb des Rahmens stromabwärts der DB-Domäne oder AD positioniert. Das Markergen wird nur dann mit der DB-Domäne oder AD im Frame, wenn das interessierende Gen eingefügt wird. Wenn eine oder mehrere zufällige Mutationen in das interessierende Gen eingeführt werden, können unerwünschte Mutanten, wie z. B. solche mit Frameshift- oder Nonsense-Mutationen, durch eine Arzneimittelresistenzselektion leicht eliminiert werden, und Kandidaten, die erwünschte Missense-Mutationen tragen, können mit dem Y2H-Screening leicht identifiziert werden4. In diesem Artikel wird ein Protokoll zur Isolierung von Interaktions-Null-/beeinträchtigten Mutanten eines Proteins von Interesse unter Verwendung dieser Strategie vorgestellt.