雙雜交系統(tǒng)的建立得力于對(duì)真核生物調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程的認(rèn)識(shí)。細(xì)胞起始基因轉(zhuǎn)錄需要有反式轉(zhuǎn)錄激活因子的參與。80 年代的工作表明，轉(zhuǎn)錄激活因子在結(jié)構(gòu)上是組件式的（modula r），即這些因子往往由兩個(gè)或兩個(gè)以上相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，其中有DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域（DNA binding domain，簡(jiǎn)稱為DB）和轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域（activation domain，簡(jiǎn)稱為AD），它們是轉(zhuǎn)錄激活因子發(fā)揮功能所必需的。單獨(dú)的DB 雖然能和啟動(dòng)子結(jié)合，但是不能激活轉(zhuǎn)錄。而不同轉(zhuǎn)錄激活因子的DB 和AD 形成的雜合蛋白仍然具有正常的激活轉(zhuǎn)錄的功能。如酵母細(xì)胞的Gal4 蛋白的DB 與大腸桿菌的一個(gè)酸性激活結(jié)構(gòu)域B42 融合得到的雜合蛋白仍然可結(jié)合到Gal4 結(jié)合位點(diǎn)并激活轉(zhuǎn)錄。Fields 等人的工作標(biāo)志雙雜交系統(tǒng)的正式建立。他們以與調(diào)控SUC2 基因有關(guān)的兩個(gè)蛋白質(zhì)Snf1 和Snf2 為模型，將前者與Gal4 的DB 結(jié)構(gòu)域融合，另外一個(gè)與Gal4 的AD 結(jié)構(gòu)域的酸性區(qū)域融合。由DB 和AD 形成的融合蛋白現(xiàn)在一般分別稱之為“ 誘餌” （bait）和“ 獵物” 或靶蛋白（prey or target protein）。如果在Snf1 和Snf2 之間存在相互作用，那么分別位于這兩個(gè)融合蛋白上的DB 和AD 就能重新形成有活性的轉(zhuǎn)錄激活因子，從而激活相應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄與表達(dá)。這個(gè)被激活的、能顯示“ 誘餌” 和“ 獵物” 相互作用的基因稱之為報(bào)道基因（reporter gene）。通過(guò)對(duì)報(bào)道基因表達(dá)產(chǎn)物的檢測(cè)，反過(guò)來(lái)可判別作為“ 誘餌” 和“ 獵物” 的兩個(gè)蛋白質(zhì)之間是否存在相互作用。在此Fields 等人采用編碼β - 半乳糖苷酶的LacZ 作為報(bào)道基因，并且在該基因的上游調(diào)控區(qū)引入受Gal4 蛋白調(diào)控的GAL1 序列。這個(gè)改造過(guò)的LacZ 基因被整合到酵母染色體URA3 位上。而酵母的GAL4 基因和GAL80 基因（Gal80 是Gal4 的負(fù)調(diào)控因子）被缺失，從而排除了細(xì)胞內(nèi)源調(diào)控因子的影響。已經(jīng)知道在Snf1 和Snf2 之間存在相互作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有同時(shí)轉(zhuǎn)化了Snf1 和Snf2 融合表達(dá)載體的酵母細(xì)胞才有β - 半乳糖苷酶活性，單獨(dú)轉(zhuǎn)化其中任何一個(gè)載體都不能檢測(cè)出β - 半乳糖苷酶活性。

目前發(fā)展起來(lái)的各種雙雜交系統(tǒng)大多是以Fields 等人建立的系統(tǒng)為基礎(chǔ)的。這些新系統(tǒng)主要對(duì)報(bào)道基因、“ 誘餌” 表達(dá)載體以及“ 獵物” 表達(dá)載體等做了一些改進(jìn)。其中一個(gè)重要改進(jìn)是引入額外的報(bào)道基因，如廣泛采用的HIS3 基因。經(jīng)過(guò)改造帶有HIS3 報(bào)道基因的酵母細(xì)胞，只有當(dāng)HIS3 被啟動(dòng)表達(dá)才能在缺乏組氨酸的選擇性培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。HIS3 報(bào)道基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)是由“ 誘餌” 和“ 獵物” 的相互作用所啟動(dòng)的。大多數(shù)雙雜交系統(tǒng)往往同時(shí)使用兩個(gè)甚至三個(gè)報(bào)道基因，其中之一是LacZ 。這些改造后的基因在啟動(dòng)子區(qū)有相同的轉(zhuǎn)錄激活因子結(jié)合位點(diǎn)，因此可以被相同的轉(zhuǎn)錄激活因子（如上述的Gal4 蛋白）激活。通過(guò)這種雙重或多重選擇既提高了檢測(cè)靈敏度又減少了假陽(yáng)性現(xiàn)象。其他還有針對(duì)“ 誘餌” 或“ 獵物” 表達(dá)載體等所作的改進(jìn)。

在雙雜交鑒定過(guò)程中要經(jīng)過(guò)兩次轉(zhuǎn)化，這個(gè)工作量是相當(dāng)大的，特別是尋找新的作用蛋白質(zhì)的時(shí)候尤其如此。而且，酵母細(xì)胞的轉(zhuǎn)化效率比細(xì)菌要低約4 個(gè)數(shù)量級(jí)。因此轉(zhuǎn)化步驟就成為雙雜交技術(shù)的瓶頸。Bendixen 等人通過(guò)酵母接合型的引用，避免了兩次轉(zhuǎn)化操作，同時(shí)又提高了雙雜交的效率。在酵母的有性生殖過(guò)程中涉及到兩種配合類型： a 接合型和α 接合型，這兩種單倍體之間接合（mating）能形成二倍體，但a 接合型細(xì)胞之間或α 接合型細(xì)胞之間不能接合形成二倍體。根據(jù)酵母有性生殖的這一特點(diǎn)，他們將文庫(kù)質(zhì)粒轉(zhuǎn)化α 接合型酵母細(xì)胞，“誘餌”表達(dá)載體轉(zhuǎn)化a 接合型細(xì)胞。然后分別鋪篩選平板使細(xì)胞長(zhǎng)成菌苔（lawn），再將兩種菌苔復(fù)印到同一個(gè)三重篩選平板上，原則上只有誘餌和靶蛋白發(fā)生了相互作用的二倍體細(xì)胞才能在此平板上生長(zhǎng)。單倍體細(xì)胞或雖然是二倍體細(xì)胞但DB 融合蛋白和AD 融合蛋白不相互作用的都被淘汰。長(zhǎng)出來(lái)的克隆進(jìn)一步通過(guò)β - 半乳糖苷酶活力進(jìn)行鑒定。這項(xiàng)改進(jìn)不僅簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作，而且也提高了雙雜交的篩選效率。

在研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)、作用方式過(guò)程中，有時(shí)還要通過(guò)突變、加抑制劑等手段破壞蛋白質(zhì)間的相互作用。針對(duì)實(shí)際工作中的這種需要，Vidal 等人發(fā)展了所謂的逆雙雜交系統(tǒng)（reverse two-hybrid system）。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是報(bào)道基因URA3 的引入。URA3 基因在這里起到了反選擇的作用，它編碼的酶是尿嘧啶合成的關(guān)鍵酶。該酶能把5- 氟乳清酸（5-FOA）轉(zhuǎn)化成對(duì)細(xì)胞有毒的物質(zhì)。Vidal 等人通過(guò)改造在URA3 基因的啟動(dòng)子內(nèi)引入Gal4 的結(jié)合位點(diǎn)。這個(gè)改造的酵母菌株在缺乏尿嘧啶的選擇性培養(yǎng)基上只有當(dāng)“ 誘餌” 和“ 獵物” 相互作用激活URA3 基因的表達(dá)才能生長(zhǎng)。在含有5-FOA 的完全培養(yǎng)基上“ 誘餌” 和“ 獵物” 的相互作用則抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)。然而如果目的蛋白，即與DB 或AD 融合的蛋白質(zhì)發(fā)生了突變或者由于外加藥物的干擾不再相互作用，URA3 基因不表達(dá)，則細(xì)胞能在含有5-FOA 的完全培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。通過(guò)這種方法，Vidal 等人篩選到了轉(zhuǎn)錄因子E2F1 的突變物，這些突變物仍然能結(jié)合視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白R(shí)B，但是喪失了同另外一種稱為DP1 蛋白的結(jié)合能力。結(jié)果得到了體外結(jié)合實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)這些突變蛋白基因的測(cè)序，他們發(fā)現(xiàn)了新的E2F1 同DP1 結(jié)合的位點(diǎn)。

以上介紹的酵母雙雜交系統(tǒng)都是建立在對(duì)RNA 聚合酶II 的激活的基礎(chǔ)上的。