Two Hybrid System

von M. Lienhard Schmitz, Florian Limbourg (Laborjournal-Ausgabe 05, 1995)

Die Wechselwirkungen zwischen Proteinen sind oft nur schwach und von kurzer Dauer, was ihre experimentelle Darstellung erheblich erschwert. Doch seit kurzer Zeit gibt es eine Methode, mit der diese Schwierigkeiten gelöst werden können: die Two-Hybrid-Technik. Grundlage dieser Technik, die die beiden Amerikaner Fields und Song entwickelt haben, ist das Wissen darum, daß Transkriptionsfaktoren meist modular aufgebaut sind. Funktionen wie DNA-Bindung und Transkriptionsaktivierung sind diskreten Domänen zugeordnet. Dadurch ist es möglich, Hybridmoleküle zu konstruieren, welche die biochemischen Eigenschaften von zwei Partnern in sich vereinen. Dabei ist das zugrundeliegende Konzept der Two-HybridTechnik die Wechselwirkung zweier Hybridproteine im Kein von Hefezellen. Doch jetzt erst einmal der Reihe nach.

Stellen wir uns zwei Proteine A und B vor, die miteinander in Wechselwirkung treten. In einem ersten Schritt wird an die DNA-Sequenz des Proteins A eine DNA-Bindungsdomäne cloniert. Diese stammt entweder aus dem Hefeprotein Gal 4 oder dem bakteriellen Repressor lex A. Das Hybridprotein ist in der Regel immer noch fähig, im Zellkern spezifisch an einen DNA-Promotor zu binden. Dieser Promotor ist jeweils zwei bestimmten Reportergenen vorgeschaltet. Zum einen dem lacZ-Gen aus E-Coli und zum anderen einem Wachstumsgen, das eine Stoffwechselmutation komplementieren kann.

Wird dieses Wachstumsgen in der Hefe exprimiert, können die Zellen auch auf einem Minimalmedium wachsen. Das lacZ-Genprodukt kann man durch eine Farbreaktion leicht messen. Damit die beiden Reportergene abgelesen werden, ist aber noch ein zweites Hybridprotein nötig; daher auch Two-Hybrid-Technik Es handelt sich dabei um die Fusion aus einem Protein B und einer Transaktivierungsdomäne. Bindet nun das Protein B an das Protein A, gelangt die Transaktivierungsdomäne in die Nähe des Promotors. Die Indikatorgene werden vermehrt abgelesen. Jetzt ist es möglich, die Wechselwirkungen zwischen den beiden bekannten Proteinen A und B zu studieren. Mit der Two Hybrid Technik kann man aber auch noch unbekannte Proteine entdecken. in diesem Falle fusioniert man an die Transaktivierungsdomäne statt des bekannten Proteins B eine cDNA Bank.

Natürlich hat auch diese neue Methode ihre Grenzen, von denen zwei hier kurz erwähnt werden sollen. Erstens erfordern die Protein / Protein - Wechselwirkungen manchmal eine posttranslationale Modifikation, die Hefezellen nicht ausführen können. Zweitens ist die Technik nur für die Analyse von bimolekularen Reaktionen geeignet. Benötigt also die Interaktion zwischen den Proteinen A und B noch die Anwesenheit eines Helferproteins C, kann die Wechselwirkung im Hefezellkern nicht stattfinden. Trotz dieser Einschränkungen erweist sich die Two-Hybrid-Technik als wichtige Neuerung beim Studium von Protein/Protein-Wechselwirkungen. Und so werden sich wahrscheinlich auch in Zukunft noch viele Doktoranden mit ihr beschäftigen dürfen.



Letzte Änderungen: 19.10.2004