一、来自百度百科
亚细胞定位
亚细胞定位是查找生物大分子在细胞内的具体存在的位置,如在核内、胞质内或者细胞膜上存在。常见的亚细胞定位方法有生物信息学预测法、免疫荧光法、GFP融合蛋白表达法。
生物信息学预测法
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不同的细胞器往往具有不同的理化环境,它根据蛋白质的结构及表面理化特征,选择性容纳蛋白。
蛋白质表面直接暴露于细胞器环境中,它由序列折叠过程决定,而后者取决于氨基酸组成。因此可以通过氨基酸组成进行亚细胞定位的生物信息学预测。
免疫荧光法
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直接法
将标记的特异性荧光抗体,直接加在抗原标本上,经一定的温度和时间的染色,用水洗去未参加反应的多余荧光抗体,室温下干燥后封片、镜检。
间接法
如检查未知抗原,先用已知未标记的特异抗体(第一抗体)与抗原标本进行反应,用水洗去未反应的抗体,再用标记的抗抗体(第二抗体)与抗原标本反应,使之形成抗体—抗原—抗体复合物,再用水洗去未反应的标记抗体,干燥、封片后镜检。如果检查未知抗体,则表明抗原标本是已知的,待检血清为第一抗体,其它步骤的抗原检查相同。
GFP融合蛋白表达法
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GFP是绿色荧光蛋白,在扫描共聚焦显微镜的激光照射下会发出绿色荧光,从而可以精确地定位蛋白质的位置。绿色萤光蛋白(GFP)是一个由约238个氨基酸组成的蛋白质,从蓝光到紫外线都能使其激发,发出绿色荧光。通过基因工程技术,绿色萤光蛋白(GFP)基因能转进不同物种的基因组,在后代中持续表达,并且能根据启动子特异性地表达。
使用GFP必须构建融合蛋白载体,并在转染之后有效表达。这样,若在荧光显微镜下看到细胞内某一部位存在GFP信号,说明和GFP融合的蛋白也存在于该部位,这样就达到了确定某物质亚细胞定位的目的。
应用实例
基因枪法转化洋葱表皮细胞:
分别用70%乙醇和灭菌蒸馏水清洗金粉(直径为1 μm),加入灭菌蒸馏水制成金粉悬浮液,取100 μL 放在含有1.0 cm2 洋葱表皮的玻璃皿中,边振荡边加入10 μL pCambia2301-GaMYB2-GFP质粒,逐步加入40 μL 0.1 mol·L-1 亚精胺和100 μL2.5 mol·L-1 CaCl2,振荡混匀。基因枪GDS-80轰击时氦气罐的气压为1 300 psi,取10 μL DNA 包裹好的微粒悬浮液加到基因枪中央,进行轰击,之后放置25℃避光过夜培养,使用ConfocalLaser激光共聚焦显微镜观察。
GaMYB2 在洋葱表皮细胞中的瞬时表达分析:采用基因枪轰击的方法,用包裹质粒的金粉对洋葱表皮进行轰击,暗培养过夜后,在激光共聚焦显微镜下进行观察,从图A 中可以看出对照GFP空载体在整个洋葱细胞均能看到绿色荧光,为组成型表达;从图B 中发现GaMYB2-GFP 的融合表达载体只能在细胞核中能看到绿色荧光,这进一步证明该蛋白不具有跨膜蛋白结构,定位在细胞核中,具有转录因子的一般特征。 [1]
(1)杨召恩,杨作仁,刘坤,刘传亮,张朝军,李付广. 一个亚洲棉MYB家族新基因的克隆及特征分析[J]. 中国农业科学,2013,01:195-204.
二、
蛋白在原生质体中合成,而新合成的蛋白必须要运输到细胞的特定位置才会发挥其作用。蛋白的亚细胞定位注释信息可以为科研工作者们对蛋白的功能分析,蛋白互作等提供参考与支持。研究未知蛋白生物学功能的第一步通常便是获得其亚细胞定位信息,亚细胞定位在细胞分子生物学,蛋白质组学,系统生物学,药物开发,药物化学等领域研究中具有十分重要的作用。
蛋白分布在细胞中的各个位置,其中蛋白丰度高,种类丰富的研究比较深入。定位注释结果准确的区域有细胞核,原生质体,线粒体,内质网等,植物还有叶绿体和液泡。而对于定位在细胞膜,分泌蛋白或者定位在多个区域的蛋白来说,其亚细胞定位预测信息一般准确性较低。
蛋白亚细胞定位主要有两种方法,第一种是结果准确但费时费力的实验验证方法,如荧光蛋白标记与Western/SDS-PAGE等;第二种方法是通过生物信息学手段,借助计算机对蛋白的亚细胞定位信息进行预测,这种方法可以在短时间获得大量蛋白的预测信息,而我们今天介绍的是便是第二种方法。目前常用的亚细胞定位分析软件主要采用三种分析策略:N端排序或信号分子序列分析;氨基酸序列组成分析;结合多种策略(N端信号序列,氨基酸序列组成,功能域,相似度,GO分类)的分析。
常用分析软件
今天向大家推荐六款亚细胞定位注释的常用分析软件,并以WoLF PSORT为例介绍其网页操作步骤。
六种常用亚细胞定位注释分析网站:
Ilco:http://www.jci-bioinfo.cn
**Cell-PLoc: **http://www.csbio.sjtu.edu.cn/bioinf/Cell-PLoc/
CELLO :http://cello.life.nctu.edu.tw/
WoLF PSORT:https://www.genscript.com/wolf-psort.html
SherLoc2:http://abi.inf.uni-tuebingen.de/Services/SherLoc2
Predotar:http://urgi.versailles.inra.fr/predotar/predotar.html
WoLF PSORT蛋白亚细胞定位教程如下:
- 输入WoLF PSORT的网址:
https://wolfpsort.hgc.jp/ 见下图:
2. 选择蛋白序列的种类:动物、植物或真菌;然后输入蛋白序列或文件(注:序列或文件大小不能超200Kb,如果序列很多,可分批进行)。检索结果见下图:
参考文献:
Xiong, E., Zheng, C., Wu, X., & Wang, W. (2015). Protein Subcellular Location: The Gap Between Prediction and Experimentation. Plant Molecular Biology Reporter, 34(1), 1-10.