蛋白–蛋白相互作用分析技术概览

蛋白–蛋白相互作用（PPI）是细胞生命活动的核心驱动力，从信号转导到代谢调控、从结构支撑到免疫应答，几乎所有生物过程都依赖于蛋白质之间的精确配对和动态调节。深入解析这些相互作用，不仅有助于理解正常生理状态下的分子机制，还能揭示疾病发生发展的关键调控节点。理解 PPI 网络，不仅是绘制细胞功能全景图的关键，也为新药靶点发现、疾病机制解析和生物标志物筛选提供了重要切入点。因此，蛋白–蛋白相互作用分析技术既是揭示生命系统复杂性的重要工具，也是推动精准医学与分子药理学发展的关键支撑力量。

 

一、常用蛋白–蛋白相互作用分析研究策略

1、基于亲和捕获的技术（Affinity-Based Approaches）

（1）免疫共沉淀（Co-Immunoprecipitation, Co-IP）

① 原理：利用特异性抗体捕获目标蛋白及其结合伙伴。

② 优势：方法成熟、特异性高，适用于验证已知相互作用。

③ 局限性：难以捕获弱或瞬时相互作用，对抗体质量依赖大。

 

（2）Pull-Down 实验

① 通常使用带标签的重组蛋白作为“诱饵”，捕获结合蛋白。

② 适合体外验证直接相互作用，但可能偏离生理条件。

 

（3）亲和纯化结合质谱（Affinity Purification–Mass Spectrometry, AP–MS）

将亲和纯化与高分辨质谱相结合，可在接近生理状态下检测大规模相互作用网络。

 

2、基于交联的技术（Crosslinking Approaches）

化学交联质谱（Crosslinking Mass Spectrometry, XL–MS）

（1）原理：使用化学交联剂将相互作用的蛋白质在空间上固定，然后通过质谱解析交联位点。

（2）优势：可提供空间距离约束信息，有助于解析复合物三维结构。

（3）应用：膜蛋白复合物、动态装配体。

（4）挑战：数据解析复杂，需要高精度质谱与先进的软件算法。

 

3、基于双杂交系统的技术（Yeast Two-Hybrid, Y2H & Variants）

利用转录因子功能区分离与重组的原理，在酵母细胞内检测两蛋白是否相互作用。

（1）优势：可进行大规模文库筛选，发现未知相互作用。

（2）局限性：存在较高假阳性，需要后续生化验证。

 

4. 基于生物传感和实时检测的技术

（1）表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）

• 无需标记，即可实时监测结合动力学（ka、kd、KD）
• 适合测量亲和力、动力学参数

 

（2）生物层干涉技术（Bio-Layer Interferometry, BLI）

与 SPR 类似，但仪器结构更简洁，通量更高。

 

5、高通量组学结合网络解析

• 蛋白质组学结合免疫共沉淀、AP–MS 或 XL–MS，可一次性绘制全局 PPI 网络
• 与转录组、代谢组数据整合，有助于理解 PPI 的调控机制与功能后果

 

二、技术选择与实验设计建议

在实际研究中，技术选择应综合考虑以下因素：

1、研究目的：是验证已知相互作用，还是探索新伙伴？

2、样品类型：细胞系、组织、体液还是重组蛋白？

3、相互作用特点：稳定/瞬时、强/弱、直接/间接？

4、通量需求：单靶点验证还是系统级网络构建？


随着单细胞质谱、冷冻电镜和空间多组学的兴起，蛋白–蛋白相互作用研究正从静态二维网络向时间分辨与空间分辨的动态互作组（Dynamic Interactome）迈进。这意味着，我们不仅能知道“谁和谁相互作用”，还能揭示它们在细胞周期、疾病进程或药物干预下的动态变化。蛋白–蛋白相互作用研究是理解生命系统和推动生物医药发展的关键。无论是药物靶点发现、疾病机制解析还是合成生物学设计，高质量的 PPI 数据都是不可或缺的基石。依托先进的质谱平台、多组学整合能力和丰富的项目经验，百泰派克生物科技致力于为全球科研与产业客户提供高精度、可重复、可解释的 PPI 分析解决方案。

 

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