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Durante muchas décadas, numerosas vías de señalización se han aclarado y su participación en procesos celulares cruciales como la división celular, diferenciación, motilidad, muerte celular programada, inmunidad y neurobiología, se ha demostrado. Las quinasas desempeñan un papel importante en estas vías de señalización, ya que a menudo regulan finamente su activación o inactivación y forman parte de complejos versátiles transitorios que responden a estímulos externos1,2,3. La mutación y la desregulación de las quinasas a menudo conducen a enfermedades en los seres humanos, y por lo tanto se han convertido en uno de los objetivos farmacológicos más importantes en los últimos cuarenta años4.
En este contexto, es importante ser capaz de detectar la interacción de la quinasa con sus reguladores aguas arriba o sustratos aguas abajo e identificar nuevos socios. La purificación de afinidad y la inmunoprecipitaciónson técnicas muy potentes para el aislamiento de complejos proteicos 5. La proteína de cebo o quinasa puede ser etiquetada con una secuencia de péptidos específica que permite el uso de cuentas comerciales covalentemente junto con anticuerpos dirigidos al péptido. Este material permite una alta reproducibilidad en los experimentos6,7,8. Las proteínas endógenas también pueden inmunopreciarse utilizando anticuerpos dirigidos directamente a la proteína de cebo. Los anticuerpos pueden estar reticulados a cuentas de agarosa de proteína A o proteína G o simplemente incubados con estas cuentas antes de añadir lisato. Los amortiguadores de lisis deben optimizarse para permitir la solubilización de proteínas sin perder la interacción y evitar la degradación de las proteínas. Un inconveniente importante de este enfoque es que la interacción se detecta sobre la lisis celular; por lo tanto, pueden perderse las interacciones transitorias o débiles, junto con las que requieren contexto subcelular. Otras técnicas se pueden utilizar para trabajar directamente en la célula, como el ensayo de ligadura de proximidad (PLA)9, in vivo cross-linking-assisted affinity purification (XAP)10, Bioluminescence Resonance Energy Transfer (BRET) o F-rster Resonance Energy Transferencia (FRET)11,12. Además, la inmunoprecipitación no es adecuada para determinar las constantes termodinámicas de la unión, para las que se requieren técnicas físicas como la Resonancia de Plasmón superficial, la Calorimetría de Valoración Isotérmica o la Termoresis microescala 13,14.
La actividad de la quinasa puede evaluarse utilizando múltiples técnicas. En este documento, nos centramos en los anticuerpos fosfo-específicos y el etiquetado in vitro deATP(Trifosfato de adenosina). Los anticuerpos fosfo-específicos se dirigen a la modificación fosfato de un residuo particular dentro de una proteína. Se pueden utilizar en Western Blot o ELISA (ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas) después de la lisis celular, para la inmunohistoquímica, y también en células intactas utilizando citometría de flujo o inmunofluorescencia. Sus inconvenientes pueden incluir su falta de especificidad, que puede ser evaluada usando una versión mutada de la proteína objetivo, y su no estar disponible comercialmente para todas las proteínas. El etiquetado ATP in vitro á[32P] es un método muy robusto, bien establecido y altamente sensible15. Se pueden utilizar proteínas inmunopreciadas o recombinantes, y se pueden probar diferentes sustratos. Los efectos de los medicamentos también pueden evaluarse ya que este método es cuantitativo. Su principal inconveniente es que la radiactividad asociada con el enfoque requiere manejo con precaución. Los métodos alternativos también son posibles basados en la medición de sustratos de péptidos fluorescentes o luminiscentes y aprovechando las propiedades fluorescentes/luminiscentes alteradas al fosforilación. Estos métodos también permiten un alto rendimiento, que es necesario, por ejemplo, en el cribado de moléculas que pueden ser inhibidores potenciales de la quinasa diana. De hecho, las quinasas representan una de las mayores clases de objetivos farmacológicos perseguidos por las compañías farmacéuticas16.
En este estudio, nos centramos en la proteína LIMK2-1 (LIMK2-1 significa Lin11, Isle1, Mec3 Kinase isoform 2-1). La proteína quinasa LIMK2 fue descrita por primera vez en 199517. Tres isoformas de LIMK2 son producidas por empalme alternativo: LIMK2a, LIMK2b y LIMK2-1. En la actualidad, LIMK2-1 sólo se ha descrito a nivel de ARNm en un solo estudio18. Aquí, caracterizamos esta nueva proteína quinasa potencial a nivel molecular utilizando enfoques bioquímicos robustos. En primer lugar, demostramos que LIMK2-1 está sintetizado. Al igual que sus dos homólogos, LIMK2a y LIMK2b, interactúa con la quinasa rock (proteína quinasa asociada a Rho). Demostramos que LIMK2-1 tiene una actividad quinasa en Myelin Basic Protein (MBP), pero no en la cofilina, el sustrato canónico de las quinasas LIM.