El desarrollo y las mejoras graduales del sistema de dos híbridos de levadura (Y2H) desde principios de los años 90 revolucionaron la forma en que se podían detectar las interacciones proteicas 1.
El híbrido de levadura se basa en la reconstitución de un factor de transcripción funcional (TF) cuando dos proteínas o polipéptidos de interés interactúan. Esto ocurre en cepas de levadura modificadas genéticamente, en las que la transcripción de un gen reportero conduce a un fenotipo específico, generalmente el crecimiento en un medio selectivo o el cambio en el color de las colonias de levadura. Los genes reporteros más populares son HIS3 para seleccionar levadura en un medio que carece de histidina, y LacZ para seleccionar levadura en un ensayo colorimétrico.
Los detalles técnicos de un Ensayo de Dos Híbridos de levadura se describen en la siguiente caricatura.
Se construyen dos fusiones («híbridos») entre cada proteína de interés y el Dominio de Unión al ADN (DBD) o el Dominio de Activación (AD) del TF. La proteína fusionada al DBD se conoce como el «cebo», y la proteína fusionada al AD como la «presa».
Tras la interacción entre el cebo y la presa, el DBD y el AD se acercan y se reconstituye un TF funcional aguas arriba del gen reportero. Las fusiones más populares utilizan el DBD y el AD de la levadura TF Gal4. La proteína bacteriana LexA también se utiliza con frecuencia como DBD en combinación con Gal4 AD.
Como técnica genética, un cribado de levadura de dos híbridos ofrece un medio sensible y rentable para probar la interacción directa entre dos proteínas objetivo, o para usar la proteína favorita de uno como cebo para cribar bibliotecas de fragmentos de proteínas preparados a partir de los tipos de células, tejidos u organismos enteros deseados. La identidad de las parejas que interactúan se obtiene secuenciando los plásmidos correspondientes en las colonias de levadura seleccionadas. Las colecciones de proteínas de longitud completa («ORFeomas») también están disponibles para varias especies, pero aún no cubren todo el proteoma.
El sistema de dos híbridos de levadura fue adoptado rápidamente por la comunidad científica y las pantallas en varias especies y campos de investigación ya condujeron a docenas de miles de publicaciones. Sigue siendo el método de elección cuando se trata de descubrir nuevas interacciones proteicas, como se refleja en la literatura recientemente publicada.
Se desarrollaron variaciones de Y2H para realizar pantallas en presencia de un cofactor, o una enzima requerida para una modificación post-traduccional dada de los socios proteicos 2.
Otras versiones permiten detectar proteínas de membrana integral3 y la técnica se adaptó para detectar interacciones proteína-proteína en células de mammales4. Por último, también se diseñaron protocolos híbridos de levadura n para detectar interacciones novedosas de ADN-proteina5, ARN-proteina6 y moléculas pequeñas con proteínas 7.
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1. Fields, S. y Song, O. A novel genetic system to detect protein-protein interactions (1989) Nature 340, 245-246
2. Naba, A., Reverdy, C., Louvard, D. y Arpin, M. El reclutamiento espacial y la activación de la quinasa Fes por ezrin promueve la dispersión celular inducida por HGF (2008) EMBO J. 27(1), 38-50
3. Stagljar, I., Korostensky, C., Johnsson, N. and te Heesen, S. Un sistema genético basado en ubiquitina dividida para el análisis de interacciones entre proteínas de membrana in vivo (1998) PNAS 95(9), 5187-5192
4. Eyckerman, S., Verhee, A., der Heyden, J. V., Lemmens, I., Ostade, X. V., Vandekerckhove, J. y Tavernier, J. Design and application of a cytokine-receptor-based interaction trap (2001) Nat Cell Biol. 3(12), 1114-1119
5. Li, J. J. y Herskowitz, I. Isolation of ORC6, a component of the yeast origin recognition complex by a one-hybrid system (1993) Ciencia 262(5141), 1870-1874
6. Putz, U., Skehel, P. and Kuhl, D. Un sistema tri-híbrido para el análisis y detección de interacciones ARN-proteínas (1996) Ácidos nucleicos Res 24, 4838-4840
7. Licitra, E. J. and Liu, J. O. Un sistema de tres híbridos para detectar interacciones de receptores de proteína ligando pequeña
(1996) PNAS 93 (23), 12817-12821