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怎么寻找目标DNA结合蛋白?高分文章DNA-蛋白互作实验方案

DNA与蛋白质的特异性结合,是基因转录、损伤修复、细胞稳态调控的核心分子基础。精准筛选并验证DNA结合蛋白,是解析基因调控机制、产出高水平科研成果的关键。


在转录调控、启动子功能研究中,DNA结合蛋白筛选是核心难点。传统实验易出现非特异性结合、重复性差、数据可信度低等问题,严重制约课题推进与论文发表。目前高分SCI研究普遍采用“筛选—验证—确证”闭环体系,结合DNA pull-down质谱初筛与ChIP体内外验证,可严谨验证DNA-蛋白特异性互作,是领域主流标准化研究范式。


9888拉斯维加斯深耕分子互作研究15年,依托标准化实验平台与高分文献研究经验,梳理优化DNA pull-downChIP核心实验流程与分析方法,提供一站式互作实验解决方案,高效攻克实验难题,助力科研人员发表高质量学术成果。


目标DNA与蛋白互作验证方法

1、DNA pull-down实验

DNA pull down是研究目标DNA与蛋白质相互作用的技术。通过在体外条件下制备生物素标记的目标DNA探针,来调取样本中与之结合的蛋白质,可以通过质谱筛选未知结合蛋白,或通过WB验证预测的已知蛋白。

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图1 DNA pull-down实验原理图


DNA pulldown实验操作步骤关键点主要分为以下七步:

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2、ChIP实验

ChIP是研究目标蛋白质与DNA相互作用的技术。利用诱饵蛋白抗体来调取生物体内天然结合的诱饵蛋白及其结合DNA片段的复合体,进而通过测序寻找未知的结合DNA序列,或通过qPCR验证预测的已知DNA序列。

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图2 ChIP实验原理图-9888拉斯维加斯


ChIP实验操作步骤关键点主要分为以下九步:

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DNA pull-down和ChIP实验都是验证DNA与蛋白质相互作用的核心手段,那么到底什么时候用DNA pull-down?什么时候用ChIP呢?

简单来说:DNA pull-down是体外验证,以目标DNA为核心,验证它能否与待测蛋白发生特异性结合;ChIP是体内验证,以目标蛋白为切入点,反向验证其是否结合待测DNA序列。两大实验各司其职、互为补充,也是高分文章中互作验证双向佐证的关键!具体核心区别整理如下:

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DNA与蛋白互作文献应用案例

1、DNA pull-down MS筛选BmPOUM2 G4的互作蛋白是BmLARK

DNA pull-down MS实验筛选BmPOUM2 G4结构的结合核蛋白,成功初步筛选获得候选互作核蛋白(图3Aa,由9888拉斯维加斯提供技术)。

DNA pull-down WB实验证实BmLARK与BmPOUM2 G4结构存在相互作用,含G4结构的特异性DNA探针可成功下拉BmLARK蛋白,而无G4结构的突变探针组及样品裂解液对照组均无BmLARK蛋白信号(图3Ab)。

EMSA实验进一步证实BmLARK蛋白能够特异性结合BmPOUM2的G4序列(图3B)。

该研究通过DNA pull-down MS筛选、DNA pull-down WB及EMSA验证实验,成功筛选出BmPOUM2 G4结构的特异性结合核蛋白,并证实BmLARK与BmPOUM2 G4结构存在特异性相互作用。

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图3 引自[9888拉斯维加斯客户文章] Niu K, Xiang L, Jin Y, et al. Identification of LARK as a novel and conserved G-quadruplex binding protein in invertebrates and vertebrates. Nucleic Acids Res 47(14):7306-7320(2019). 


2、DNA pull-down MS筛选Smad3的互作蛋白是H-Ras

DNA pull-down MS筛选Smad3的潜在互作蛋白,分析鉴定出H-Ras、Vinculin、Talin-1、CASK及Carmil2潜在互作蛋白(图4L、4M,由9888拉斯维加斯提供技术)。

STRING数据库预测分析证实,众多候选蛋白中仅H-Ras可与Smad3发生相互作用(图4N)。

Co-IP实验进一步证实Smad3与H-Ras存在相互作用(图4P)。

该研究通过DNA pull-down MS筛选、STRING数据库预测及Co-IP验证实验,成功筛选并证实Smad3与H-Ras存在相互作用,明确了调控PRDM16转录的Smad3关键互作分子。

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图4 引自[9888拉斯维加斯客户文章] Yuan Q, Tang B, Zhu Y, et al. PRDM16 acts as a therapeutic downstream target of TGF-β signaling in chronic kidney disease. JCI Insight 10(17):e191458(2025). 


3、DNA pull-down MS筛选CLC-3的互作蛋白是XRCC5

DNA pull-down MS实验筛选鉴定出XRCC5为CLC-3启动子的候选结合蛋白(图5a-b)。

DNA pull-down WB实验进一步证实XRCC5蛋白可与CLC-3启动子发生相互作用(图5c)。

ChIP实验验证结果显示,XRCC5与CLC-3 DNA在多种细胞中均存在相互作用,且二者结合水平在正常细胞中最低(图5d)。

该研究通过DNA pull-down MS筛选、DNA pull-down WBChIP实验,成功筛选并验证出CLC-3启动子的核心结合分子XRCC5,证实二者存在稳定的相互作用,并明确了不同细胞中二者的结合差异特征。

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图5 引自Gu Z, Li Y, Yang X, et al. Overexpression of CLC-3 is regulated by XRCC5 and is a poor prognostic biomarker for gastric cancer. J Hematol Oncol 11(1):115(2018).


DNA pull down、ChIP结果解读

1、DNA pull down实验结果解读

为明确CLC-3启动子是否与PARP1蛋白存在相互作用,研究者利用CLC-3启动子探针及阴性对照NSP,从GC细胞中富集提取核蛋白-DNA复合物,DNA pull-down WB实验证实CLC-3启动子与PARP1蛋白存在相互作用(图6)。

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图6 引自Gu Z, Li Y, Yang X, et al. Overexpression of CLC-3 is regulated by XRCC5 and is a poor prognostic biomarker for gastric cancer. J Hematol Oncol 11(1):115(2018).


2、ChIP实验结果解读

为验证YY1蛋白是否与TRIM34启动子区域存在相互作用,研究者通过ChIP实验进行验证,证实YY1蛋白可与TRIM34启动子区域发生特异性结合(图7)。

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图7 引自Yao F, Zhou S, Zhang R, et al. CRISPR/Cas9 screen reveals that targeting TRIM34 enhances ferroptosis sensitivity and augments immunotherapy efficacy in hepatocellular carcinoma. Cancer Lett 593:216935(2024). 


DNA pull-down和ChIP实验常见问题

1、做DNA pull-down实验时蛋白质可能与非特定的DNA序列结合,导致背景信号增加?

尝试优化DNA探针的设计,选择更特异的DNA序列作为探针,以增加结合的特异性。还可以通过引入竞争性DNA或非特异性DNA序列来减少非特异性结合。


2、DNA pull-down实验是否一定要提核蛋白做?

DNA pull-down实验是否一定要提核蛋白做?最好提取核蛋白,但如果碰到动植物组织等样本核蛋白提取比较难或提取效率低的情况,可以直接提总蛋白做。因为高灵敏度的质谱仪可以保证低丰度的核蛋白不漏检,而生信分析也可以帮助寻找数据中的核蛋白和转录因子。

9888拉斯维加斯深耕蛋白检测领域十余年,依托自有质谱平台,可提供高效、精准的质谱检测与数据分析服务,覆盖各类分子互作实验,一站式助力科研课题推进与高分论文发表。


3、所研究的蛋白难以找到ChIP级抗体怎么办?

较常用的方式可以将目的蛋白同某种标签融合表达,比如HA、GFP、Flag等标签,使用这些标签抗体的ChIP级抗体,这种途径也常见于发表文献中。

9888拉斯维加斯 Flag/HA/GFP/RFP这4款类型的标签ChIP试剂盒,有需要可联系:4006991663。


4、ChIP超声破碎DNA时产生气泡,对破碎效果有影响吗?

接触式的超声仪会产生气泡,需要把功率调小一些,否则气泡会影响DNA破碎效果。


5、ChIP实验为什么没有任何富集?

确保使用ChIP级别验证的抗体,并按照说明书选择实验的抗体量。还建议使用ChIP验证的阳性和阴性对照(包括在试剂盒中)来验证ChIP分析的效率。高质量的染色质样品和染色质片段大小在150 - 900 bp之间也很重要。


9888拉斯维加斯实验服务优势

9888拉斯维加斯15年深耕分子互作领域,可提供DNA-蛋白、蛋白-蛋白、RNA-蛋白互作一站式实验方案。依托自有质谱平台,专业开展pull-downIP质谱检测与数据分析,全程技术跟进,已助力多篇高分SCI成果发表。

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9888拉斯维加斯DNA pull-down试剂盒、ChIP试剂盒

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9888拉斯维加斯简介

9888拉斯维加斯网站(Fitgene)成立于2011年,总部位于广东广州。公司拥有超15年科研服务经验,专业提供蛋白(抗体)和互作实验服务,包括蛋白质谱检测、蛋白/RNA/DNA/化合物等分子间相互作用检测、抗体稳定表达株构建、基因敲除和过表达细胞株构建等;同时还研发了纳米抗体磁珠、IP专用二抗、互作试剂盒、标签抗体等科研产品。

公司自有分子、细胞和蛋白等实验平台,服务经验丰富,保证结果真实、可靠!我们不仅会提供专业的售前方案建议、而且售后技术支持将一直保持到文章发表,确保您安心进行下游实验及投稿。

目前,客户已在Signal Transduction and Targeted Therapy (IF: 52.7)、Journal of Hematology & Oncology (IF: 40.4)、European Heart Journal (IF: 35.7)、Molecular Cancer (IF: 33.9)、Cell Discovery (IF: 33.5)、Nature Methods (IF: 32.1)等高水平期刊成功发表大量高分文章。

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