_ Noua tehnologie permite analiza cuprinzătoare a proteinei membranei interacțiuni extracelulare

Multe proteine ​​din organism formează complexe cu alte proteine, determinând soarta celulelor. Prin urmare, analiza interacțiunilor proteină-proteină (PPI) este un proces crucial pentru înțelegerea funcției biologice a proteinelor țintă.

Proteinele membranei, care reprezintă peste 30% din genele umane, joacă un rol vital în funcțiile celulare. Se știe că multe proteine ​​​​de membrană formează complexe pentru a-și exercita funcțiile, făcând elucidarea IPP a proteinelor de membrană esențială pentru înțelegerea funcției proteinelor. Cu toate acestea, dezvoltarea tehnologiilor de analiză a IPP, în special a interacțiunilor proteine-proteine ​​extracelulare (exPPI) ale celulelor vii, a fost în urmă.

Recent, metodele de etichetare de proximitate care etichetează proteinele în imediata apropiere pentru IPP la scară largă. analizele au atras atenția. Cu toate acestea, metodele de etichetare a proteinelor de proximitate care vizează regiunea extracelulară a proteinelor membranare au implicat în primul rând analiza PPI utilizând molecule cu toxicitate celulară, ceea ce a determinat o căutare de sisteme care vizează celulele vii.

Centrul Proteo-Science de la Universitatea Ehime a realizat independent. a dezvoltat enzima de etichetare a biotinei dependentă de proximitate AirID, care biotinilează reziduurile de lizină ale proteinelor în imediata apropiere.

Au existat mai multe studii care au folosit enzime de etichetare a biotinei dependente de proximitate pentru analiza exPPI, dar au implicat proteine ​​modificate genetic cu forme semnificativ diferite de structurile lor originale, ceea ce face neclar în ce măsură rezultatele analizei reflectă interacțiunile originale.

Pentru a înțelege cu exactitate interacțiunile care au loc pe membrana celulară a celulelor vii, a fost necesar să se dezvolte o tehnologie care ar putea viza direct proteinele exprimate de celule pentru analiza expPPI. Prin urmare, grupul de cercetare a inițiat acest studiu pe premisa că ar fi posibil să se analizeze exPPI prin crearea unei molecule (FabID) care fuzionează AirID la locul de recunoaștere a antigenului al unui anticorp care recunoaște domeniul extracelular al proteinelor membranei. Cercetarea este publicată în revista Nature Communications.

Proteina de membrană analizată pentru exPPI a fost receptorul factorului de creștere epidermic EGFR, o proteină cunoscută ca o genă a cancerului situată pe membrana celulară. Când FabID și biotină au fost adăugate la celule derivate din carcinom asemănător epiteliului (celule A431) (denumite în continuare celule canceroase epiteliale) care exprimă EGFR, s-a confirmat la nivelul culturii celulare că EGFR de pe membrana celulară poate fi biotinilat folosind FabID.

Combinând marcarea biotinei cu FabID și spectrometria de masă dezvoltată la Universitatea Tokushima pentru analiza proteinelor biotinilate, cercetătorii au identificat cu succes multe proteine ​​noi care interacționează cu EGFR. Proteinele identificate au potențialul de a fi noi ținte de medicamente.

EGFR transmite semnale către celule prin legarea la un ligand cunoscut sub numele de EGF. Se știe că atunci când EGF se leagă de EGFR, diferite proteine ​​se leagă de domeniul intracelular al EGFR, formând un complex proteic.

În prezent, se crede că inhibitorii tirozin kinazei EGFR, folosiți pe scară largă ca tratamente pentru cancer, își exercită efecte terapeutice prin legarea la EGFR și inhibarea formării complexelor proteice mediate de domeniul intracelular EGFR. Cu toate acestea, modificările exPPI dependente de ligand și dependente de medicament ale EGFR atunci când EGFR se leagă de EGF (ligand) sau când acționează inhibitorii tirozin kinazei EGFR (medicamente) nu au fost observate deloc.

Cercetătorii au observat ligand. -modificări ale exPPI dependente și dependente de medicament ale EGFR care apar în celulele cultivate folosind FabID. Drept urmare, ei cred că sunt primii din lume care constată că exPPI se modifică dinamic atunci când liganzii și medicamentele se leagă de EGFR.

Efectul de ondulare

Proteinele din membrană sunt folosite de aproape toate organismele pentru a transmite informații în interiorul și în exteriorul celulelor. Prin urmare, analiza exPPI a proteinelor membranare este de așteptat să contribuie direct la progresul biologiei receptorilor. Mai mult decât atât, deoarece majoritatea medicamentelor comerciale funcționează prin țintirea proteinelor membranare, proteinele membranei sunt cunoscute ca ținte importante ale medicamentelor.

Cu toate acestea, găsirea de noi ținte medicamentoase cu proteine ​​​​membranare este o provocare și a fost o problemă semnificativă în industria farmaceutica. Tehnologia FabID dezvoltată în acest studiu nu numai că permite analiza exPPI folosind celule vii, dar poate fi folosită și pentru a identifica noi ținte de medicamente.

În plus, s-a descoperit că FabID captează modificări ale exPPI dependente de ligand și dependente de medicament. care nu au fost analizate prin metode convenționale. În viitor, identificarea de noi ținte de medicamente prin analiza exPPI utilizând FabID și analiza detaliată a modificărilor exPPI ale proteinelor membranare atunci când se leagă medicamentele comerciale este de așteptat să contribuie în mod semnificativ la dezvoltarea medicamentelor comerciale.

Această cercetare a fost efectuată. ca proiect de cercetare comun al Centrului Proteo-Science de la Universitatea Ehime, Institutul de Științe Medicale Avansate de la Universitatea Tokushima, Școala de Științe Vieții de la Universitatea Farmaceutică din Tokyo, Departamentul de Farmacologie Moleculară a Școlii Absolvente de Medicină a Universității Tohoku și Departamentul de Institutul de Bioștiință și Tehnologie din Nagahama.

(Fluierul)