$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Verschillende cellulaire eiwitten werken onder het biologisch regulerende systeem, en eiwit-eiwitinteracties (PPI's) maken deel uit van dit systeem en vormen de basis van veel cellulaire processen. Naast PPI's wordt de functie van natuurlijke eiwitten posttranslationeel bevorderd via verschillende modificaties, zoals de vorming van complex, ubiquitinatie en fosforylering. Daarom is het bestuderen van PPI's belangrijk voor het begrijpen van de mogelijke functie van doeleiwitten. PPI's zijn uitgevoerd met behulp van verschillende technologieën, zoals massaspectrometrie-analyse na immunoprecipitatie (IP-MS-analyse)1, gist-twee-hybride systeem (Y2H)2, ook celvrije arrays3. Deze methoden onderzochten verschillende essentiële bevindingen op het gebied van onderzoek. Deze methoden hebben echter enkele nadelen; Y2H is bijvoorbeeld een tijdrovende, dure strategie die het noodzakelijk maakt om de Y2H-bibliotheek van de doelsoort op te bouwen.
Bovendien maakt de Y2H-techniek gebruik van gist, een heteroloog eencellig eukaryoot organisme, dat de cellulaire toestand van hogere eukaryote cellen niet nauwkeurig kan weergeven. De IP-MS is ongeschikt voor eiwitten met een hoge hydrofobiciteit en vertoont een lage efficiëntie bij het opvangen van zwakke PPI's. Verschillende essentiële eiwitten in planten, zoals nucleotide-bindende domein en leucine-rijke repeat-bevattende (NLR) eiwitten en receptorachtige kinasen (RLK's) worden op een laag niveau tot expressie gebracht en interageren meestal tijdelijk met andere eiwitten; Daarom is het gebruik van deze methoden onvoldoende om de mechanismen te begrijpen die ten grondslag liggen aan de regulatie van deze eiwitten3.
Een nieuwe techniek genaamd proximity-biotinylatie (PB) helpt onderzoekers bij het identificeren van PPI's. PB is afhankelijk van PL-enzymen, die zich hechten aan het eiwit van belang (POI), en wanneer partnereiwit in de buurt van POI komt, hecht de PL een chemisch biotinelabel aan het partnereiwit. Verder kan het gelabelde eiwit worden geïdentificeerd en kan het snel weten welk partnereiwit zich hecht aan het doeleiwit5. Eerdere studies hebben aangetoond dat BioID en TurboID succesvolle hulpmiddelen zijn voor PPI's, vooral in planten, maar ze hebben bepaalde beperkingen4. BioID heeft een hoog gehalte aan biotine nodig voor het labelen van partnereiwitten, wat meer dan 16 uur duurt. In vergelijking met BioID is de TurboID voordeliger omdat het eiwit in 10 minuten labelt en het partnereiwit bij kamertemperatuur (RT) kan labelen. Het is onder bepaalde omstandigheden ook giftig voor cellen en labelt die eiwitten die geen interactie vertonen met het eiwit van belang.
Om deze problemen op te lossen, is AirID, ontwikkeld door Kido et al., efficiënter dan de rest van de etiketteringsenzymen, hoewel de sequentieovereenkomst 82% is tussen BioID en AirID5. Om de efficiëntie van AirID te controleren, voerden we een experiment uit door gebruik te maken van een POI met bekende medewerkers. Dit experiment bevestigde dat AirID ongetwijfeld geassocieerde eiwitten in plantencellen kon labelen. AirID is een waardevol enzym voor het analyseren van PPI's in vitro en in cellen. Het creëert minder toxiciteit en is minder foutief in tijdrovende processen dan TurboID om niet-partners te taggen, wat leidt tot het doden van de cel. Het toont aan dat AirID concurrerender is dan andere etiketteringsenzymen voor nabijheidsbiotinylering. Het is nauwkeuriger, heeft meer potentieel in tijdrovende processen en is minder toxisch in vitro en in levende cellen. Het huidige protocol beschrijft de identificatie van interagerende eiwitten van APRR2 met behulp van AirID als PL-enzym; bovendien kan de methode worden toegepast op andere eiwitten om PPI's in plantensoorten te onderzoeken.