在过去十年的研究中，发现许多蛋白质相互作用是通过相互作用结构域(如SH2，WW，SH3等)与其识别的另一个蛋白质中一段短肽序列的结合完成的。深入研究结构域的识别特性可以了解详细的相互作用机制，也可以根据其识别特性在全蛋白质组水平上发现结构域所有的潜在相互作用蛋白。因此蛋白质相互作用结构域结合特性的研究是探讨蛋白相互作用的一个有价值的研究角度。PDZ结构域是一种最常见的蛋白质相互作用结构域之一，广泛地存在于各种生物体中，在蛋白质定位、信号转导和蛋白复合体的组装等方面发挥重要功能。PDZ结构域的显著特点是结合配体C-末端的4个氨基酸，根据结合配体C-末端氨基酸序列特点，可以将PDZ结构域分为四类，第一类(ClassⅠ)PDZ识别的多肽C-末端序列可以用通式表示为X[S／T]XΦ-COOH：第二类(ClassⅡ)表示为XΦXΦ-COOH；第三类(ClassⅢ)为X[D／E／K／R]XΦ-COOH；第四类(ClassⅣ)为XXC-COOH或XΦ[D／E]-COOH(X表示任意氨基酸，Φ表示疏水氨基酸)。但是已有研究发现PDZ结构域可以结合更为广泛的配体序列，有些配体序列特点不能用已有的四种分类方法所解释。本研究选择三个细胞极化功能相关蛋白质的PDZ结构域：ZO-1 PDZ1、Veli3 PDZ及PAR3L PDZ1，用酵母双杂交筛选随机多肽库的方法，阐明这些目的结构域的配体结合特性，根据得到的配体结合特性结合生物信息学的方法在蛋白质组规模上预测目的结构域的相互作用蛋白。三种PDZ表现出不同的结合特性，配体C-末端保守的氨基酸序列通式可以分别表示为：[S／T／V／E][Ψ／K／R／I][V／I／L／C]-COOH、[E／X][S／T]X[V／I／L]-COOH、[S／X][Φ／K／H／E][Φ／Q／E]Φ-COOH(X表示任意氨基酸，Ψ表示芳香族氨基酸，Φ表示疏水性氨基酸)。Z0-1 PDZ1可以同时结合三类配体，主要结合Ⅰ类配体，与传统分类不同的是其结合配体-1位对芳香族氨基酸具有强烈的偏好性。Veli3 PDZ结构域同样主要结合Ⅰ类PDZ结构域配体，但是在-3位，Veli3 PDZ配体强烈偏好谷氨酸(E)，在-5表现出对疏水性氨基酸的偏好。而PAR3L PDZ1结构域同时具有Ⅱ类及Ⅲ类两种传统PDZ结构域配体的特点，在配体的-1位，表现出对疏水性氨基酸的偏好。这些结果显示出PDZ结构域结合配体更为复杂的结合特性。这种结合配体特异性的差别，表现出它们在机体结合不同的蛋白质从而中行使不同的生物学功能。随后通过生物信息学的方法在各种数据库中找到与目的PDZ结构域结合规律相符合的天然人类蛋白质。预测的相互作用蛋白质中包括了大部分目的结构域已有报道的相互作用蛋白，也包含了大量的功能相关的未曾发现的潜在配体，还有可能天然蛋白不存在的优化的目的结构域的结合多肽C-末端序列，如优化的PAR3L PDZ1的结构域结合多肽序列SAW，可以作为阻断结构域与其配体结合的候选多肽。其中Z0-1PDZ1结构域，根据蛋白质的功能和细胞定位等性质选择11个预测配体用酵母双杂交验证相互作用。证实的相互作用配体有4个。而已有报道PAR3L的相互作用蛋白较少。我们的研究结果，为鉴定更多的目的结构域的结合配体和探这些PDZ蛋白的生物学功能提供有价值的信息。本研究还建立了目的PDZ结构域筛选配体库的方法，可以直接得到目的结构域的结合特性和天然配体；也可以在特定位置得到更加精确的氨基酸偏好性。配体库是由各种PDZ结构域的结合配体、合成的PDZ结构域潜在配体C-末端，以及PDZ结构域本身组成的。通过Z0-1 PDZ1筛选配体库，产生80个阴性配体，通过50个阳性结果和80个阴性结果的比较表明，在-3位，可以是任何氨基酸，但不能是天冬氨酸(D)。本研究和将来研究得到的PDZ结合配体，都可以加到配体库中，这个配体库是进一步研究PDZ结构域结合特性的宝贵资源。综上所述，本研究结果丰富了已有的PDZ结构域分类；采用的筛选随机多肽文库和配体库结合生物信息的研究策略，理论上可以找到现有数据库中所有可能与目的结构域结合的潜在配体蛋白，特别是那些筛选cDNA文库不容易获得的低丰度配体，是研究蛋白质相互作用的有效工具。