receptores acoplados a proteína G (GPCR) son receptores de siete transmembrana. El genoma humano solo contiene aproximadamente 800 genes que codifican para GPCRs, que se activan por una variedad de ligandos, incluyendo la luz, odorantes, hormonas, péptidos, fármacos y otras moléculas pequeñas. Casi el 30% de todos los productos farmacéuticos actualmente en el mercado de los GPCR diana, ya que juegan un papel importante en muchos estados de enfermedad 2. A pesar de décadas de un amplio trabajo realizado en esta familia de receptores, aún quedan cuestiones pendientes importantes en el campo, sobre todo en lo que respecta a los mecanismos moleculares que conducen a interacciones GPCR-efectoras. Hasta la fecha, sólo una estructura cristalina de alta resolución ha sido publicada, proporcionando información sobre la interacción entre la β 2-adrenérgicos (β 2-AR) y la proteína Gs 3. Junto con una amplia investigación en las últimas tres décadas, se reitera un componente estructural específico que es fundamental en esteinteracción: la subunidad Gα C-terminal. Esta estructura es importante tanto para la activación de la proteína G por el GPCR 4 y G selección proteína 5-6. Por lo tanto, la Gα C-terminal proporciona un vínculo crucial entre la estimulación del ligando GPCR y activación de la proteína G selectiva.
Las investigaciones realizadas durante la última década sugiere que los GPCR pueblan un amplio paisaje conformacional, con el ligando de unión a la estabilización de los subconjuntos de conformaciones GPCR. Aunque varias técnicas, incluyendo la cristalografía, RMN y espectroscopía de fluorescencia, y espectrometría de masas están disponibles para examinar el paisaje conformacional GPCR, hay una escasez de enfoques para dilucidar su significado funcional en la selección del efector 7. A continuación, se describe un enfoque basado en Fӧrster transferencia de energía de resonancia (FRET) para detectar la proteína G-selectiva conformaciones GPCR. FRET se basa en la proximidad y la orientación paralela de dos fluoróforos con la superposición de emisión (donante) unand excitación (aceptor) espectros 8. Como los fluoróforos donante y aceptor se acercan juntos como resultado de cualquiera de cambio conformacional en la proteína o una interacción proteína-proteína, la FRET entre ellos aumenta, y se puede medir usando una gama de métodos 8. Biosensores basados en FRET se han empleado ampliamente en el campo de GPCR 9. Se han utilizado para investigar los cambios de conformación en el GPCR mediante la inserción de donante y aceptor en el tercer bucle intracelular y GPCR C-terminal; sensores han sido diseñados para sondear GPCR y las interacciones efectoras mediante el etiquetado por separado el GPCR y el efector (G proteína subunidades / arrestins) con un par FRET 10; algunos sensores también detectan cambios conformacionales en la proteína G 11. Estos biosensores han permitido el campo para hacer una multitud de cuestiones pendientes, incluyendo cambios conformacionales en el GPCR y efector, la cinética de interacción GPCR-efectoras, y ligandos alostéricos 12. Nuestro grupoestaba particularmente interesado en la creación de un biosensor que puede detectar la proteína G específica conformaciones GPCR en condiciones agonistas impulsada. Este biosensor se basa en una tecnología desarrollada recientemente nombrado ESPASMO (sistemática afinidad de la proteína de modulación de fuerza) 13. ESPASMO implica la inmovilización interactuando dominios de la proteína utilizando un enlazador / ER K, que controla sus concentraciones eficaces. Flanqueando el enlazador con un par de FRET de fluoróforos crea una herramienta que puede reportar el estado de la interacción entre las proteínas 12. Anteriormente 1 del módulo ESPASMO se utilizó para atar el Gα C-terminal a un GPCR y controlar sus interacciones con fluoróforos FRET, mCitrine (se hace referencia en el presente Protocolo mediante su variante conocida, Amarillo Proteína Fluorescente (YFP), excitación / pico de emisión en 490/525 nm) y mCerulean (denominado en el presente Protocolo mediante su variante conocida comúnmente cian proteína fluorescente (PPC), de excitación / emisión de 430/475 nm pico). De N- a C-terminal, tsu codificado genéticamente único polipéptido contiene: una longitud total GPCR, aceptor de FRET (mCitrine / YFP), 10 nm ER / K enlazador, donante de FRET (mCerulean / CFP), y el péptido Gα C-terminal. En este estudio, los sensores se abrevian como péptido GPCR-enlazador-longitud Gα. Todos los componentes están separados por un no estructurada (Gly-Ser-Gly) 4 enlazador que permite la rotación libre de cada dominio. La caracterización detallada de este tipo de sensores se realizó previamente utilizando dos GPCRs prototípicos: β 2-AR y opsina 1.
Este sensor se transfecta transitoriamente en células HEK-293T y experimentos de células en vivo espectros de fluorescencia medida a base de fluorómetro del par FRET en unidades arbitrarias de cuentas por segundo (CPS) en presencia o ausencia de ligando. Estas mediciones se utilizan para calcular una relación de FRET entre los fluoróforos (YFP max / CFP max). Un cambio en FRET (ΔFRET), entonces se calcula restando la relación media de FRETde las muestras sin tratar de la relación de FRET de muestras tratadas con ligando. ΔFRET puede ser comparado a través de construcciones (β 2-AR-10 nm péptido-Gαs frente ß 2-AR-10-nm sin péptido). A continuación, detallamos el protocolo para expresar estos sensores en células HEK-293T en vivo, supervisamos su expresión, y la configuración, ejecución y análisis de la célula viva basada en FRET fluorómetro medida para no tratada en comparación con las condiciones tratados con el fármaco. Mientras que este protocolo es específico para la nm-Gαs sensor péptido β 2-AR-10 tratadas con 100 mM de bitartrato de isoproterenol, que puede ser optimizado para diferentes pares y ligandos GPCR-Gα.