如何分析蛋白质相互作用？

蛋白质相互作用（Protein-Protein Interactions, PPIs）是调控细胞功能和生命过程的核心机制，广泛参与信号转导、代谢调控、基因表达等生物学事件。研究蛋白互作有助于揭示疾病机制、识别药物靶点及构建调控网络。随着质谱技术的发展，蛋白互作的检测手段从传统验证向高通量、定量化、结构化分析演进，为生命科学研究带来更深入的系统视角。

一、蛋白质相互作用分析的研究意义

在真实的细胞环境中，蛋白质很少以单独形式发挥功能，往往通过与其他蛋白形成复合物或信号通路共同调控生物过程。因此，解析蛋白质之间的相互作用网络有助于：

• 揭示蛋白质功能及其调控机制

• 构建疾病相关通路图谱

• 鉴定潜在药物靶点

• 优化生物标志物的筛选策略

二、分析蛋白质相互作用的主要方法

1、免疫共沉淀（Co-IP）

（1）原理：通过特异性抗体富集目标蛋白及其结合蛋白

（2）优点：特异性高，适用于验证已知或预测的相互作用

（3）局限性：不适用于瞬时或低亲和力相互作用，易出现非特异结合

2、亲和纯化质谱（Affinity Purification-MS, AP-MS）

（1）原理：融合标签的bait蛋白富集其interactor，再通过LC-MS/MS鉴定

（2）优点：高通量、能在接近生理条件下捕捉相互作用

（3）适用场景：构建蛋白质复合物组成、动态相互作用分析

3、双杂交系统（Yeast Two-Hybrid, Y2H）

（1）原理：将两个蛋白分别与DNA结合域和激活域融合，若有互作则驱动报告基因表达

（2）优点：适用于大规模筛选互作对

（3）局限性：假阳性较多，不适用于膜蛋白等需翻译后修饰的蛋白

4、蛋白质微阵列（Protein Microarray）

（1）原理：通过芯片固定上千种蛋白质，检测其与目标蛋白或小分子的相互作用

（2）优点：超高通量、节省样品

（3）局限性：蛋白折叠状态可能影响结合能力

5、生物物理方法

如表面等离子共振（SPR）、等温滴定量热仪（ITC）、微量热泳动（MST）等，适用于精确测量结合亲和力、动力学参数。

三、基于质谱的蛋白互作分析策略

在高通量、定量化研究需求推动下，质谱技术（Mass Spectrometry, MS）已成为解析PPI网络的核心手段。

1、AP-MS + Label-free 或 TMT定量

（1）优势：可在多条件下并行比较蛋白质复合物组成变化

（2）流程：

• 细胞表达融合标签的蛋白

• 免疫沉淀富集复合物

• 酶切后上机进行LC-MS/MS分析

• 使用Label-free或TMT对比不同组间的相互作用强度

2、交联质谱（Cross-linking MS, XL-MS）

（1）原理：化学交联剂“固定”蛋白间的空间接触，质谱解析交联肽段

（2）优势：提供蛋白复合物的空间构象信息

（3）应用：研究大分子复合体结构、瞬时或低亲和力相互作用

3、蛋白质互作组学（Interactomics）

结合生物信息学工具，如Cytoscape、STRING、BioGRID等数据库，可构建大规模PPI网络，揭示信号通路连接。

四、如何选择合适的PPI分析方法？

研究目标	推荐方法	是否高通量	是否需验证
验证已知互作	Co-IP / Western blot	否	否
筛选未知互作蛋白	AP-MS / Y2H	是	是
定量比较互作强度	TMT-AP-MS / Label-free	是	是
获取结构空间信息	XL-MS	是	可选

五、百泰派克生物科技在PPI研究中的技术优势

在百泰派克生物科技，我们基于多年质谱平台积累，建立了一套稳定、可扩展的蛋白互作研究服务体系：

• 高灵敏度Orbitrap质谱平台：可检测低丰度互作蛋白，识别背景干扰

• 定制化实验方案：支持多种标签系统（FLAG, HA, Strep, GFP等）和多种宿主细胞类型

• 交联-MS + TMT多重定量：适用于复杂样本中空间和时间维度的互作变化研究

• 专业生物信息分析团队：协助构建PPI网络图谱，挖掘核心调控因子

随着单细胞组学、空间多组学、AI辅助蛋白结构预测（如AlphaFold）等技术的发展，蛋白质相互作用的研究正向更精细、动态和系统化方向迈进。多维度整合质谱数据和生物信息学分析将成为揭示复杂生命过程的关键手段。在这一过程中，选择经验丰富、具备先进平台和定制服务能力的合作伙伴，将显著提升研究效率与发现深度。如您正在开展信号通路、药物靶点、蛋白复合体等相关研究，欢迎联系百泰派克生物科技获取免费咨询与技术方案。

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