Summary

एक खमीर 2-बैच में संकर स्क्रीन प्रोटीन बातचीत की तुलना करने के लिए

Published: June 06, 2018
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Summary

2 खमीर के बैच प्रसंस्करण-संकर स्क्रीन शिकार फ्यूजन प्रोटीन का एक अत्यधिक जटिल सेट के साथ कई चारा प्रोटीन की बातचीत प्रोफाइल की प्रत्यक्ष तुलना के लिए अनुमति देता है । यहां, हम परिष्कृत तरीकों, नए रिएजेंट का वर्णन है, और कैसे ऐसी स्क्रीन के लिए उनके उपयोग को लागू करने के लिए ।

Abstract

प्रोटीन के लिए स्क्रीनिंग-प्रोटीन बातचीत खमीर 2 का उपयोग-संकर परख लंबे समय से एक प्रभावी उपकरण किया गया है, लेकिन इसके उपयोग मुख्यतः उच्च संबंध है कि अत्यधिक बातचीत उंमीदवारों के पुस्तकालय में समृद्ध कर रहे है की खोज के लिए सीमित किया गया है । एक पारंपरिक स्वरूप में, खमीर 2-संकर परख भी कई कालोनियों उपज के लिए विश्लेषण कर सकते है जब कम stringency में आयोजित किया, जहां कम संबंध के संपर्क में पाया जा सकता है । इसके अलावा, अलग चारा plasmids के खिलाफ एक ही पुस्तकालय के एक व्यापक और पूर्ण पूछताछ के बिना, एक तुलनात्मक विश्लेषण प्राप्त नहीं किया जा सकता है । हालांकि इन समस्याओं के कुछ सरणी शिकार पुस्तकालयों का उपयोग कर संबोधित किया जा सकता है, लागत और ऐसी स्क्रीन संचालित करने के लिए आवश्यक बुनियादी सुविधाओं के निषेध किया जा सकता है । एक विकल्प के रूप में, हम खमीर अनुकूलित किया है 2-संकर परख के लिए एक ही एक स्क्रीन एक रणनीति का उपयोग DEEPN (प्रोटीन नेटवर्क के मूल्यांकन के लिए गतिशील संवर्धन) के भीतर परिवर्तनीय और स्थैतिक प्रोटीन बातचीत के दर्जनों उजागर करने के लिए, जो उच्च प्रवाह डीएनए अनुक्रमण और गणना शामिल plasmids की आबादी के विकास का पालन करने के लिए कि सांकेतिक शब्दों में बदलना भागीदारों । यहाँ, हम अनुकूलित रिएजेंट और प्रोटोकॉल है कि एक DEEPN स्क्रीन आसानी से और लागत प्रभावी ढंग से क्रियान्वित करने की अनुमति का वर्णन.

Introduction

सेल जैविक प्रक्रियाओं की एक पूरी समझ प्रोटीन संपर्क नेटवर्क है कि उनके आणविक तंत्र आबाद खोजने पर निर्भर करता है । एक दृष्टिकोण प्रोटीन बातचीत की पहचान करने के लिए खमीर 2-संकर (Y2H) परख, जो एक कार्य chimeric प्रतिलेखन कारक कोडांतरण द्वारा काम करता है एक बार दो एक दूसरे के लिए ब्याज बांध के प्रोटीन डोमेन है1। एक ठेठ Y2H स्क्रीन खमीर की आबादी बनाने के द्वारा किया जाता है कि घरों plasmids एक transcriptional उत्प्रेरक से जुड़े प्रोटीन बातचीत एन्कोडिंग के दोनों एक पुस्तकालय (उदा, ‘ शिकार ‘ फ्यूजन प्रोटीन) और एक दिया ‘ चारा ‘ प्रोटीन के शामिल प्लाज्मिड एक डीएनए बंधन डोमेन से जुड़े ब्याज की (उदा, Gal4 डीएनए-बंधन डोमेन है कि Gal4 के लिए बांध-ऊपर अनुक्रम को सक्रिय) । Y2H दृष्टिकोण का मुख्य लाभ में से एक यह है कि यह अपेक्षाकृत आसान और सस्ती एक ठेठ नियमित आणविक जैविक काम2के लिए सुसज्जित प्रयोगशाला में आचरण है । हालांकि, जब परंपरागत रूप से प्रदर्शन किया, एक उपयोगकर्ता एक सकारात्मक Y2H बातचीत के लिए चयन पर उठता है कि व्यक्तिगत कालोनियों के नमूने । यह गंभीर रूप से ‘ पुस्तकालय शिकार ‘ क्लोन है कि सर्वेक्षण किया जा सकता है की संख्या सीमा । यह समस्या जटिल है जब एक विशेष बातचीत शिकार की बहुतायत बहुत अधिक दूसरों के सापेक्ष है, कम बहुतायत शिकार plasmids से संपर्क का पता लगाने का मौका कम ।

proteome के व्यापक कवरेज में Y2H सिद्धांत का उपयोग करने के लिए एक समाधान एक मैट्रिक्स-स्वरूपित दृष्टिकोण का उपयोग है जिसमें एक सरणी ज्ञात व्यक्ति शिकार plasmids डिजिटल पूछताछ किया जा सकता है युक्त । हालांकि, इस तरह के एक दृष्टिकोण एक बुनियादी सुविधा है कि आसानी से सुलभ या व्यक्तिगत जांचकर्ताओं जो प्रोटीन या डोमेन3की एक छोटी संख्या के interactome को परिभाषित करने में रुचि रखते है के लिए लागत प्रभावी नहीं है की आवश्यकता है । इसके अलावा, बहुत जटिल शिकार पुस्तकालयों कि बातचीत प्रोटीन के कई टुकड़े सांकेतिक शब्दों में बदलना अव्यावहारिक आकार के लिए मैट्रिक्स arrays के आकार का विस्तार हो सकता है । एक विकल्प बैचों में जटिल पुस्तकालयों के साथ परख प्रदर्शन और व्यापक समानांतर उच्च प्रवाह अनुक्रमण4का उपयोग कर क्लोनों बातचीत की उपस्थिति का आकलन है. यह परख शिकार plasmids की उपस्थिति के लिए लागू किया जा सकता है कि कई कालोनियों में पैदा एक ठेठ Y2H स्वरूपित दृष्टिकोण है जिसमें खमीर कोशिकाओं फ्यूजन प्रोटीन के एक बातचीत जोड़ी आवास एक थाली5,6पर बढ़ने की अनुमति दी है का उपयोग कर । यह सामांय विचार दोनों एकाधिक चारा और शिकार घटकों की एक ही समय में7,8की क्वेरी को बढ़ाने के लिए बल दिया जा सकता है ।

फिर भी, कई जांच एक आसान अभी कुछ ‘ प्रोटीन ‘ चारा पर और अधिक ध्यान केंद्रित प्रयास की आवश्यकता है और एक संपूर्ण और अर्द्ध एक जटिल शिकार पुस्तकालय की मात्रात्मक क्वेरी से अधिक लाभ उठा सकते हैं । हम विकसित और एक दृष्टिकोण को मांय करने के लिए व्यापक पैमाने पर प्रोटीन बातचीत बैच प्रारूप में एक Y2H सिद्धांत का उपयोग कर अध्ययन4। यह Y2H बातचीत के सापेक्ष शक्ति के लिए एक प्रॉक्सी के रूप में एक विशेष शिकार प्लाज्मिड के विस्तार की दर का उपयोग करता है9। एक सामान्य वृद्धि या चयनात्मक विकास की स्थिति के अधीन आबादी के भीतर सभी plasmids के गहरे अनुक्रमण क्लोन का एक पूरा नक्शा है कि मजबूत और कमजोर Y2H बातचीत उपज पैदा करता है । बातचीत की प्रदर्शनियां प्राप्त किया जा सकता है और सीधे कई चारा plasmids भर की तुलना में । परिणामी कार्यप्रवाह DEEPN (प्रोटीन नेटवर्क के मूल्यांकन के लिए गतिशील संवर्धन) इस प्रकार एक ही शिकार पुस्तकालयों से अंतर interactomes की पहचान करने के लिए प्रोटीन की पहचान करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, एक प्रोटीन बनाम एक और के बीच तुलना की अनुमति ।

यहां, हम प्रदर्शन DEEPN और प्रयोगशाला तरीकों में सुधार का परिचय है कि इसके उपयोग की सुविधा है, जो चित्रा 1में उल्लिखित हैं । महत्वपूर्ण सुधार शामिल हैं:

शिकार खमीर आबादी की पीढ़ी । DEEPN की प्रमुख आवश्यकताओं में से एक अलग चारा plasmids कि प्लाज्मिड शिकार पुस्तकालयों का ही वितरण किया है के साथ खमीर की आबादी पैदा कर रहा है । शिकार प्लाज्मिड पुस्तकालय के समकक्ष आधारभूत आबादी अलग चारा के interactomes के बीच सटीक तुलना करने के लिए आवश्यक हैं । यह सबसे अच्छा है जब एक पुस्तकालय प्लाज्मिड पहले से ही एक अगुणित खमीर जनसंख्या में स्थित है और उस आबादी में एक दिया चारा प्लाज्मिड जा रहा है प्राप्त संभोग द्वारा प्राप्त की है एक द्विगुणित उपज है । यहां, हम कैसे ऐसी आबादी वाणिज्यिक अगुणित खमीर में स्थित पुस्तकालयों का उपयोग कर बनाने के लिए में एक स्पष्ट मार्गदर्शन प्रदान करते हैं । हालांकि हम तरीकों कि diploids की एक उच्च संख्या उत्पंन पाया, इन वाणिज्यिक पुस्तकालय के समग्र संभोग दक्षता युक्त खमीर उपभेदों कम था । इसलिए, हम एक नया तनाव है कि शिकार पुस्तकालयों घर कर सकते है कि पैदावार संभोग प्रतिक्रिया प्रति अधिक diploids का निर्माण किया ।

चारा plasmids का नया सेट। कई मौजूदा plasmids कि एक्सप्रेस ‘ चारा ‘ फ्यूजन प्रोटीन ब्याज और एक डीएनए-बाध्यकारी डोमेन के प्रोटीन के शामिल 2 µ आधारित हैं, उंहें अपने प्रति संख्या बढ़ाना करने की अनुमति । इस प्रति संख्या जनसंख्या में काफी चर सकता है और Y2H transcriptional प्रतिक्रिया में परिवर्तनशीलता के लिए नेतृत्व कर सकते हैं । यह बदले में एक दिया प्रोटीन चयन के तहत कोशिकाओं के विकास की प्रतिक्रिया के आधार पर बातचीत की ताकत गेज करने की क्षमता विषम सकता है । यह एक कम प्रति प्लाज्मिड का उपयोग करके आंशिक रूप से पता किया जा सकता है, जिनमें से कुछ पहले ऐसे व्यावसायिक रूप से उपलब्ध pDEST3210के रूप में वर्णित किया गया है । हम एक नया चारा प्लाज्मिड (pTEF-GBD) है कि Gal4-डीएनए-एक TRP1 centromere के भीतर डोमेन फ्यूजन प्रोटीन का उत्पादन प्लाज्मिड प्रतिरोध जीन है कि यह भी चारा की क्लोनिंग की अनुमति देता है ले Kanr आधारित निर्माण दोनों ऊपर और Gal4 डीएनए के बहाव-बाध्यकारी डोमेन ।

नई उच्च घनत्व Y2H टुकड़ा पुस्तकालय । हम घर Y2H शिकार पुस्तकालयों के लिए एक नया प्लाज्मिड का निर्माण किया और यह एक उच्च जटिल Y2H Saccharomyces cerevisiaeसे जीनोमिक डीएनए के बेतरतीब ढंग से कतरनी टुकड़े से बना पुस्तकालय का निर्माण करने के लिए उपयोग । अनुक्रम विश्लेषण से पता चला कि इस पुस्तकालय १,०००,००० विभिन्न तत्वों पर था, कहीं अधिक जटिल पहले से वर्णित खमीर जीनोमिक Y2H प्लाज्मिड पुस्तकालयों11. इस नए पुस्तकालय के साथ, हम दिखाने के लिए कि DEEPN कार्यप्रवाह काफी मजबूत है एक तरह से है कि विश्वसनीय और reproducible है में कई अलग plasmids के साथ जटिल पुस्तकालयों को समायोजित करने में सक्षम थे ।

Protocol

1. मीडिया और प्लेट की तैयारी नोट: सभी प्लेटें प्रोटोकॉल शुरू करने से पहले ंयूनतम 2 दिन किए जाने की जरूरत है । मीडिया किसी भी बिंदु पर बनाया जा सकता है । हालांकि, बफर खमीर निकालने peptone डेक्सट्रोज adenine …

Representative Results

प्रोटीन बातचीत और कई रूपांतरों और प्रणालियों विकसित किया गया है: Y2H परख व्यापक रूप से प्रोटीन खोजने के लिए इस्तेमाल किया गया है । अधिकांश भाग के लिए, एक ही विचार है कि इन पिछले दृष्टिकोण के सा…

Discussion

यहां हम कैसे बैच में Y2H परख प्रदर्शन करने के लिए अनुकूलित तरीकों का उपयोग करने के लिए एक गाइड प्रदान करते हैं । वहां कुछ महत्वपूर्ण कदम प्रक्रिया में मदद करने के लिए सुनिश्चित करें कि खमीर कि चयन के तहत र?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

हम NGS पुस्तकालय की तैयारी और अनुक्रमण के लिए मानव आनुवंशिकी के संस्थान के भीतर कर्मचारियों को धन्यवाद । हम Y2H प्लाज्मिड पुस्तकालय के लिए जीनोमिक पुस्तकालय टुकड़े तैयार करने में उसकी विशेषज्ञता के लिए Einat Snir धंयवाद यहां बनाया । इस काम के स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थानों द्वारा समर्थित किया गया था: NIH R21 EB021870-01A1 और द्वारा NSF अनुसंधान परियोजना अनुदान: १५१७११० ।

Materials

Illumina HiSeq 4000 Illumina deep sequencing platform
Monoclonal anti-HA antibodies Biolegend 901514 Primary Antibody to detect expression of HA in pGal4AD constructs
Polyclonal anti-myc antibodies QED Biosciences Inc 18826 Primary Antibody to detect expression of MYC in pTEF-GBD constructs
NarI New England BioLabs R0191S
EcoRI-HF New England BioLabs R3101S
BamHI-HF New England BioLabs R3236S
XhoI New England BioLabs R0146S
Polyethylene Glycol 3350, powder J.T. Baker U2211-08
Salmon Sperm DNA Trevigen, Inc sold by Fisher Scientific 50-948-286 carrier DNA for yeast transformation section 3.2.1.
Kanamycin Monosulfate Research Products International K22000
LE Agarose GeneMate E-3120-500 used for making DNA agarose gels
Sodium Chloride Research Products International S23025
Tryptone Research Products International T60060
D-Sorbitol Research Products International S23080
Lithium Acetate Dihydrate MP Biomedicals 155256
Calcium Chloride ThermoFisher C79
EDTA Sodium Salt Research Products International E57020
Yeast Extract Powder Research Products International Y20020
Yeast Nitrogen Base (ammonium sulfate) w/o amino acids Research Products International Y20040
CSM-Trp-Leu+40ADE Formedium DCS0789
CSM-Trp-Leu-His+40ADE Formedium DCS1169
CSM-Leu-Met Formedium DCS0549
CSM-Trp-Met Bio 101, Inc 4520-922
L-Methionine Formedium DOC0168
Adenine Research Products International A11500
D-(+)-Glucose Research Products International G32045
Bacto Agar BD 214010 used for making media plates in section 1
Peptone Research Products International P20240
3-amino-1,2,4 Triazole Sigma A8056
2-Mercaptoehanol (BME) Sigma-Aldrich M6250
Zymolyase 100T USBiological Z1004
Potassium phosphate dibasic Sigma P8281
Phenol:Chloroform:IAA Ambion AM9732
Ammonium Acetate Sigma-Aldrich 238074
Ethanol Decon Laboratories, INC 2716
RNAse A ThermoFisher EN0531
Urea Research Products International U20200
SDS Research Products International L22010
glycerol Sigma Aldrich G5516
Tris-HCl Gibco 15506-017
bromophenol blue Amresco 449
Gibson Assembly Cloning Kit New England Biolabs E5510S Rapid assembly method for cloning of plasmids in section 2
NEBNext High-Fidelity 2x PCR Master Mix New England Biolabs M0541S Used for amplification of products for Gibson Assembly in Section 2.3 as well assample preparation for DEEPN deep sequencing in section 6.2.1
Ethidium Bromide Amresco 0492-5G
QIAquick PCR purification kit Qiagen 28104 Used for purification of pcr products in section 6.2.3
Qiaquick DNA Gel Extraction Kit Qiagen 28704 Used for purification of digested pTEF-GBD in section 2.1
KAPA Hyper Prep kit KAPA Biosystems KK8500 preparation kit for deep sequencing
Codon optimization http://www.jcat.de
Codon optimization https://www.idtdna.com/CodonOpt
gBlocks Integrated DNA Technologies DNA fragments used for cloning in Section 2.2
Strings Thermofisher DNA fragments used for cloning in Section 2.2
GenCatch Plasmid DNA mini-prep Kit EPOCH Life Sciences Used to prepare quantities of DNA in Section 2.3
Covaris E220 Covaris high performance ultra-sonicator in section 7
oligo nucelotide 5’- CGGTCTT
CAATTTCTCAAGTTTCAG -3’
Integrated DNA Technologies or Thermofisher used for pcr amplification and sequencing 5' insert pTEF-GBD during plasmid construction
oligo nucelotide 5’-GAGTAACG
ACATTCCCAGTTGTTC-3’
Integrated DNA Technologies or Thermofisher used for pcr amplification and sequencing 5' insert pTEF-GBD during plasmid construction
oligo nucelotide 5’-CACCGTAT
TTCTGCCACCTCTTCC-3’
Integrated DNA Technologies or Thermofisher used for pcr amplification and sequencing 3' insert pTEF-GBD during plasmid construction
oligo nucelotide 5’-GCAACCGC
ACTATTTGGAGCGCTG-3’
Integrated DNA Technologies or Thermofisher used for pcr amplification and sequencing 3' insert pTEF-GBD during plasmid construction
oligonucleotide 5’-GTTCCGATG
CCTCTGCGAGTG-3’
Integrated DNA Technologies or Thermofisher 5' Pimer used for insert amplification of pGAL4AD
oligonucelotide 5’-GCACATGCT
AGCGTCAAATACC-3’
Integrated DNA Technologies or Thermofisher 3' Pimer used for insert amplification of pGAL4AD
oligonucelotide 5’-ACCCAAGCA
GTGGTATCAACG-3’
Integrated DNA Technologies or Thermofisher 5' Pimer used for insert amplification of pGADT7
oligonucelotide 5’- TATTTAGA
AGTGTCAACAACGTA -3’
Integrated DNA Technologies or Thermofisher 3' Pimer used for insert amplification of pGADT7
PJ69-4A MatA yeast strain http://depts.washington.edu/yeastrc/ James P, Halladay J, Craig EA: Genomic Libraries and a host strain designed for highly efficient two-hybrid selection in yeast. GENETICS 1996 144:1425-1436 MATA leu2-3,112 ura3-52 trp1-901 his3-200 gal4D, gal80D, GAL-ADE2 lys2::GAL1-HIS3 met2::GAL7
pTEF-GBD Dr. Robert Piper Lab Gal4-DNA binding doimain expression plasmid
PLY5725 MATalpha yeast strain Dr. Robert Piper Lab MATalpha his3∆1 leu2∆0 lys2∆0 ura3∆0 gal4∆ trp1∆ Gal80∆
pGal4AD (pPL6343) Dr. Robert Piper Lab Gal4-activation domain expression plasmid
100 mm petri dishes Kord-Vallmark sold by VWR 2900
125 mL PYREX Erlenmeyer flask Fisher Scientific S63270
250 mL PYREX Erlenmeyer flask Fisher Scientific S63271
1,000 mL PYREX Erlenmeyer flask Fisher Scientific S63274
2,000 mL PYREX Erlenmeyer flask Fisher Scientific S63275
20 X 150 mm Disposable Culture Tube Thermofisher 14-961-33
pipet-aid Drummond 4-000-100
5 mL Serological Pipette Denville P7127
10 mL Serological Pipette Denville P7128
25 mL Serological Pipette Denville P7129
1,000 mL PYREX Griffin Beaker Fisher Scientific 02-540P
1,000 mL PYREX Reuasable Media Storage Bottle Fisher Scientific 06-414-1D
1,000 mL graduated cylinder Fisher Scientific 08-572-6G
SpectraMax 190 Molecular Devices used to measure the Optical Density of cells
NanoDrop 2000 Thermo Scientific ND-2000 Spectrophotometer used to quantify amount of DNA
Electronic UV transilluminator Ultra Lum MEB 20 used to visualize DNA in an Ethidium Bromide agarose gel
P1000 Gilson PIPETMAN Fisher Scientific F123602G
P200 Gilson PIPETMAN Fisher Scientific F123601G
P20 Gilson PIPETMAN Fisher Scientific F123600G
P10 Gilson PIPETMAN Fisher Scientific F144802G
1250 µL Low Retention Pipette Tips GeneMate P-1236-1250
200 µLLow Retention Pipette Tips VWR 10017-044
10 µL XL Low Retention Pipette Tips VWR 10017-042
50 mL conical tube VWR 490001-627
15 mL conical tube VWR 490001-621
cell scraper Denville Scientific TC9310
1.5 mL Microcentrifuge tubes USA Scientific 1615-5500
HCl Fluka Analytical 318949-1L
NaOH J.T. Baker 5674-02
Wooden applicators Solon Care 55900
Eppendorf microcentrifuge 5424 Fisher Scientific 05-400-005 microcentrifuge
Sorvall ST16R Thermo Fisher Scientific 75004381 benchtop centrifuge
Amersham ECL Rabbit IgG, HRP-linked whole Ab (from donkey) GE Healthcare NA934-1ML Secondary Antibody
Amersham ECL Mouse IgG, HRP-linked whole Ab (from sheep) GE Healthcare NA931-1ML Secondary Antibody
SuperSignal West Pico Chemiluminescent Substrate Thermo Fisher Scientific 34080 ECL detection solution
Isotemp Incubator Thermo Fisher Scientific Incubator
Mutitron 2 INFORS HT Shaking incubator
Isotemp Digital-Control Water Bath Model 205 Fisher Scientific water bath
Y2H mouse cDNA library in Y187 (pan tissue) Clontech 630482 commercially available cDNA Library
Y2H mouse cDNA library in Y187 (mouse brain) Clontech 630488 commercially available cDNA Library
pGADT7 AD Vector Clontech 630442 commercially available AD Vector housing many cDNA libraries
pGBKT7 DNA-BD Vector Clontech 630443 commercially available DNA-BD Vector
Biolase DNA Polymerase Bioline BIO-21042 DNA polymerase used for section 2.4
GeneMate GCL-60 Thermal Cycler BioExpress P-6050-60 pcr machine
TempAssure 0.5 mL PCR tubes USA Scientific 1405-8100

References

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check_url/kr/57801?article_type=t

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Cite This Article
Peterson, T. A., Stamnes, M. A., Piper, R. C. A Yeast 2-Hybrid Screen in Batch to Compare Protein Interactions. J. Vis. Exp. (136), e57801, doi:10.3791/57801 (2018).

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