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Pendant de nombreuses décennies, de nombreuses voies de signalisation ont été élucidées et leur implication dans des processus cellulaires cruciaux tels que la division cellulaire, la différenciation, la motilité, la mort cellulaire programmée, l'immunité et la neurobiologie, a été démontrée. Les kinases jouent un rôle important dans ces voies de signalisation car elles régulent souvent finement leur activation ou leur inactivation et font partie de complexes polyvalents transitoires qui répondent aux stimuli externes1,2,3. La mutation et la dysrégulation des kinases conduisent souvent à des maladies chez l'homme, et ils sont donc devenus l'une des cibles les plus importantes de drogue au cours des quarante dernières années4.
Dans ce contexte, il est important de pouvoir détecter l'interaction kinase avec leurs régulateurs en amont ou leurs substrats en aval et d'identifier de nouveaux partenaires. La purification d'affinité et l'immunoprécipitation sont des techniques très puissantes pour l'isolement des complexes protéiques5. La protéine d'appât ou la kinase peut être étiquetée avec une séquence spécifique de peptide permettant l'utilisation des perles commerciales covalently couplées avec des anticorps ciblant le peptide. Ce matériau permet une haute reproductibilité dans les expériences6,7,8. Les protéines endogènes peuvent également être immunoprécipitées à l'aide d'anticorps ciblant directement la protéine d'appât. Les anticorps peuvent être reliés entre les protéines A ou protéines G perles d'agarose ou tout simplement incubé avec ces perles avant d'ajouter du lysate. Les tampons de lysis doivent être optimisés pour permettre la solubilité des protéines sans perdre l'interaction et pour éviter la dégradation des protéines. Un inconvénient majeur de cette approche est que l'interaction est détectée sur la lyse cellulaire; par conséquent, les interactions transitoires ou faibles, ainsi que celles qui nécessitent un contexte subcellulaire peuvent être manquées. D'autres techniques peuvent être utilisées pour travailler directement dans la cellule, comme l'analyse de la liaison de proximité (ApL)9, la purification in vivo d'affinités croisées (XAP)10, le transfert d'énergie par résonance de bioluminescence (BRET) ou l'énergie de résonance de La Transfert (FRET)11,12. En outre, l'immunoprécipitation n'est pas appropriée pour déterminer les constantes thermodynamiques de la liaison, pour lesquelles des techniques physiques telles que la résonance plasmon de surface, la calorimétrie de titration isothermale ou la thermophoresis à microéchelle sont nécessaires 13,14.
L'activité kinase peut être évaluée à l'aide de plusieurs techniques. Ici, nous nous sommes concentrés sur les anticorpsspécifiques au phospho et l'étiquetage in vitro de l'ATP (Adenosine TriPhosphate). Les anticorps spécifiques au phospho ciblent la modification du phosphate d'un résidu particulier dans une protéine. Ils peuvent être utilisés dans Western Blot ou ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) après la lyse cellulaire, pour l'immunohistochimie, et aussi sur les cellules intactes en utilisant la cytométrie du flux ou l'immunofluorescence. Leurs inconvénients peuvent inclure leur manque de spécificité, qui peut être évalué à l'aide d'une version mutée de la protéine cible, et leur absence de commerce disponible pour toutes les protéines. L'étiquetageATP in vitro est une méthode très robuste, bien établie et très sensible15. Des protéines immunoprécipitées ou recombinantes peuvent être utilisées, et différents substrats peuvent être testés. Les effets des médicaments peuvent également être évalués car cette méthode est quantitative. Son principal inconvénient est que la radioactivité associée à l'approche nécessite une manipulation avec prudence. D'autres méthodes sont également possibles sur la base de la mesure des substrats peptidiques fluorescents ou luminescents et en tirant parti des propriétés fluorescentes/luminescentes altérées lors de la phosphorylation. Ces méthodes permettent également un débit élevé, ce qui est nécessaire, par exemple, dans le dépistage de molécules qui peuvent être des inhibiteurs potentiels de la kinase cible. En effet, les kinases représentent l'une des plus grandes catégories de cibles pharmaceutiques poursuivies par les sociétés pharmaceutiques16.
Dans cette étude, nous nous sommes concentrés sur la protéine LIMK2-1 (LIMK2-1 signifie Lin11, Isle1, Mec3 Kinase isoforme 2-1). La protéine LIMK2 kinase a été décrite pour la première fois en 199517. Trois isoformes de LIMK2 sont produits par épissage alternatif : LIMK2a, LIMK2b et LIMK2-1. À l'heure actuelle, LIMK2-1 n'a été décrit qu'au niveau de l'ARNm dans une seule étude18. Ici, nous caractérisons cette nouvelle protéine kinase potentielle au niveau moléculaire en utilisant des approches biochimiques robustes. Tout d'abord, nous démontrons que LIMK2-1 est en effet synthétisé. Semblable à ses deux homologues, LIMK2a et LIMK2b, il interagit avec la kinase ROCK en amont (protéine kinase associée à Rho). Nous montrons LIMK2-1 a une activité kinase sur myéline protéine de base (MBP), mais pas sur la cofiline, le substrat canonique de kinases LIM.