Drosophila Discs grote (Dlg) is een geconserveerde lid van de membraan-geassocieerde guanylate kinase familie van steigers eiwitten die helpen orkestreren de assemblage van grote eiwitcomplexen op specifieke plaatsen van het plasmamembraan. Oorspronkelijk geïdentificeerd als een tumor suppressor eiwit, Dlg fungeert als een belangrijke determinant van epitheliale apicobasal polariteit 1,2,3. DLG dient ook als een grote steiger module bij de neuromusculaire junctie (NMJ) in de door glutamaat motorische neuronen tijdens de larvale ontwikkeling 4. DLG speelt diverse rollen in het larvale NMJ, en haar pleiotropism vertrouwt op zijn vermogen om te associëren met meerdere eiwitten 5,6. Een dergelijk eiwit is Hu-li tai Shao (HTS), een homoloog aan het zoogdier adducins die voornamelijk beschreven met betrekking tot hun rol bij het reguleren van het actine-cytoskelet spectrin 7. Eerder is aangetoond dat Dlg en Hts een complex die berusten op in vitro kunnen vormen co-immunoprecipitatie experimenten met hele volwassen vlieg lysaten 8. Een tekortkoming van deze resultaten is echter dat zij niet aan waar deze complexe vormen. Met behulp van immunohistochemie, worden de verdelingen van Dlg en Hts waargenomen overlappen de postsynaptische membraan van larvale NMJs, maar zijn ze in een complex in deze regio 8? Zoals onlangs aangetoond en verder hier beschreven, wordt Proximity Ligatie Assay (PLA) gebruikt om te zoeken naar een in situ associatie tussen Dlg en Hts specifiek op het larvale NMJ 27.
PLA is een relatief nieuwe techniek meestal gebruikt in cel- en weefselkweek dat eiwit-eiwit interacties kan detecteren situ 9. In deze assay worden primaire antilichamen tegen de twee eiwitten van belang gedetecteerd met een paar species-specifieke secundaire antilichamen, aangeduid PLA probes die zijn geconjugeerd met oligonucleotiden (Figuur 1A, B). Als de twee eiwittens in dichte nabijheid van elkaar (dat wil zeggen binnen enkele tientallen nanometers), de afstand tussen de bijgevoegde PLA probes kunnen worden overbrugd door hybridisatie van twee extra connector oligonucleotiden (Figuur 1C). In deze conformatie, de vrije uiteinden van de connector oligonucleotiden dicht genoeg bij contact met elkaar maken, en een gesloten circulair DNA-molecuul kan worden opgericht onder in situ ligatie (figuur 1D). Het circulaire DNA-molecuul als een matrijs voor in situ rolling circle amplificatie, die gevuld is met één van de oligonucleotiden geconjugeerd aan de PLA probes (figuur 1E). Sequenties in het resulterende geamplificeerde, concatemere DNA product kan vervolgens worden gevisualiseerd met fluorescent gelabelde complementaire oligonucleotide probes (Figuur 1F). Aangezien het geamplificeerde DNA blijft aan een van de PLA probes, de subcellulaire lokalisatie van het eiwit-eiwit interacties withina weefsel kan worden geconstateerd.
Verschillende werkwijzen worden gewoonlijk gebruikt om eiwit-eiwit interacties te detecteren zoals in vitro technieken zoals co-immunoprecipitatie, pull-down assays en gist twee-hybride screening en in vivo technieken zoals Förster Resonance Energy Transfer (FRET) en Bimoleculaire Fluorescentie complementatie ( BiFC). Een valkuil van de in vitro technieken is dat zij niet identificeren waar de interactie endogeen plaatsvindt, terwijl de hiervoor genoemde in vivo technieken omvatten de kunstmatige expressie van fusie-eiwitten die niet de natieve gedrag van hun endogene tegenhangers kunnen weerspiegelen. Een groot voordeel van PLA is dat het kan bepalen in een weefsel subcellulaire lokalisatie van endogeen eiwit interactors die dicht bij elkaar waarschijnlijk vormen van een complex met de mate van nabijheid nodig is om een signaal dat vergelijkbaar FR genererenET en BiFC. PLA kunnen interacties met hoge specificiteit en gevoeligheid te detecteren vanwege de koppeling van antilichaam herkenning en DNA amplificatie. Aldus kan de assay discrete, heldere signalen in de vorm van puncta dat de exacte positie van de interactie onthullen genereren. Bovendien kan nauwelijks zichtbaar antigenen gedetecteerd. Tenslotte PLA is een betrekkelijk eenvoudige techniek uit te voeren, en het duurt niet langer dan een standaard immunohistochemische procedure te voltooien. Daarom PLA biedt een technisch voordeel ten opzichte van andere eiwit-eiwit interactie assays die vaak worden geplaagd met lange bereidingstijden en uitgebreide probleemoplossing.
Dit protocol toont hoe PLA kan worden toegepast op de Drosophila larven NMJ voor de opsporing van endogeen eiwit-eiwit interacties in situ. Hier PLA wordt uitgevoerd op larvale lichaamswand spier preparaten Dlg en Hts getoond inderdaad bestaan in een complex op de postsynaptische regio NMJs. PLA is niet eerder gebruikt om de larven NMJ bestuderen en er momenteel slechts een handvol gepubliceerde artikelen die deze test in Drosophila weefsel gebruikt. Het is te hopen dat de verdere blootstelling van PLA aan de Drosophila gemeenschap zal resulteren in een toenemend gebruik hiervan als een extra instrument om andere, meer algemeen gebruikte eiwit-eiwit interactie assays te vullen.