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Lexikon der Biologie: Two-Hybrid-System

Two-Hybrid-System s, interaction trap, Methode zum Nachweis von Protein-Protein-Interaktionen in intakten Zellen auf genetischer Basis. Das Two-Hybrid-System basiert auf der biologischen Wirkung bestimmter eukaryotischer Transkriptionsfaktoren, die aus 2 Struktur-Domänen bestehen, die auch Funktionsdomänen entsprechen. Eine DNA-bindende Domäne (Protein-DNA-Interaktion) interagiert mit einer spezifischen Aktivatorsequenz der DNA und positioniert den Transkriptionsfaktor in die Nähe einer Transkriptionseinheit. Erst mit Hilfe der zweiten Domäne, der Aktivierungsdomäne, löst der auf der DNA fixierte Transkriptionsfaktor die Transkription aus. Die Komplementarität und Modularität dieser beiden Domänen erlaubten die Entwicklung der Two-Hybrid-Technik, bei der die beiden Funktionsmodule zunächst separat exprimiert werden. Diese Expression löst folgerichtig keine Transkription aus, da die DNA-Bindungsdomäne kein Aktivierungspotential besitzt und die Aktivierungsdomäne nicht in der Nähe des Reportergens (mit einer DNA-Sequenz zur Bindung des DNA-Bindungsmoduls sowie der Information für ein leicht meßbares translatiertes Protein) gebunden wird. Wenn diese Module mit 2 Proteinen oder Proteindomänen fusioniert werden, die miteinander interagieren können, wird durch diese Interaktion indirekt die Voraussetzung für die Funktion des Transkriptionsfaktors geschaffen. Dies ist die einfachste Form des Two-Hybrid-Systems: die Bindung zweier Proteine wird also indirekt über die Aktivierung der Transkription eines Reportergens meßbar. Eine immense Anwendungserweiterung erfährt das System dadurch, daß mit seiner Hilfe bislang unbekannte Interaktoren für ein bestimmtes „Köderprotein“ oder die dafür codierenden cDNAs direkt aus einer cDNA-Expressionsbibliothek isoliert werden können. Zu diesem Zweck werden Gene konstruiert, die hybride Proteine codieren, und zwar die DNA-bindende Domäne bzw. die Aktivierungsdomäne, kombiniert mit einem von 2 miteinander in Wechselwirkung tretenden Proteinen, die als „Köderdomäne“ bzw. „Fischdomäne“ bezeichnet werden. Transfiziert man Hefezellen mit Genen, die beide Hybridproteine (Fusionsprotein) codieren, so entsteht ein aktiver Transkriptionsfaktor. Auf diese Weise lassen sich aus der cDNA-Bibliothek (Genbibliothek) diejenigen Klone heraussuchen, die Proteine codieren, die mit dem gewünschten Protein einen Komplex bilden.

Copyright 1999 Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg

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