Regulator przewodnictwa przezbłonowego w mukowiscydozie (CFTR), kanał chlorkowy zlokalizowany głównie w błonach apikalnych komórek nabłonkowych, odgrywa kluczową rolę w transepitelialnej homeostazie płynów1-3. CFTR jest powiązany z dwiema głównymi chorobami: mukowiscydozą (CF)4 oraz biegunką wydzielniczą5. W mukowiscydozie synteza lub aktywność funkcjonalna kanału Cl- CFTR jest obniżona. Zaburzenie to dotyczy około 1 na 2 500 osób rasy białej w Stanach Zjednoczonych6. Nadmierna aktywność CFTR jest również powiązana z przypadkami toksycznie indukowanej biegunki wydzielniczej (np. wywołanej przez toksynę choleryczną i ciepłostabilną enterotoksynę E. coli), która stymuluje produkcję cAMP lub cGMP w jelitach7.
Narastające dowody sugerują istnienie interakcji fizycznych i funkcjonalnych między CFTR a coraz większą liczbą innych białek, w tym transporterami, kanałami jonowymi, receptorami, kinazami, fosfatazami, cząsteczkami sygnałowymi i elementami cytoszkieletu, a wykazano, że interakcje te między CFTR a białkami wiążącymi odgrywają kluczową rolę w regulacji zależnego od CFTR transepitelowego transportu jonów in vitro oraz in vivo8-19. W niniejszym protokole skupiamy się wyłącznie na metodach pomocnych w badaniu interakcji między karboksylowym końcem ogona CFTR, który posiada motyw wiążący białka [określany jako motyw PSD95/Dlg1/ZO-1 (PDZ)], a grupą białek rusztowaniowych zawierających specyficzny moduł wiążący określany jako domeny PDZ. Do tej pory opisano kilka różnych białek rusztowaniowych PDZ, które wiążą się z końcem karboksylowym CFTR z różnym powinowactwem, takich jak NHERF1, NHERF2, PDZK1, PDZK2, CAL (ligand związany z CFTR), Shank2 i GRASP20-27. Motyw PDZ w obrębie CFTR rozpoznawany przez białka rusztowaniowe PDZ to cztery ostatnie aminokwasy na końcu C (tj., 1477-DTRL-1480 w ludzkim CFTR)20. Co ciekawe, CFTR może wiązać więcej niż jedną domenę PDZ zarówno NHERF-ów, jak i PDZK1, choć z różnym powinowactwem22. Wykazano, że ta wielowartościowość w odniesieniu do wiązania CFTR ma znaczenie funkcjonalne, co sugeruje, że białka rusztowaniowe PDZ mogą ułatwiać tworzenie makromolekularnych kompleksów sygnałowych CFTR w celu zapewnienia specyficznego/selektywnego i wydajnego sygnalizowania w komórkach16-18.
Opracowano wiele analiz biochemicznych do badania oddziaływań białkowych z udziałem CFTR, takich jak ko-immunoprecypitacja, test pull-down, analiza wiązania par białek, kolorymetryczna analiza wiązania par białek oraz analiza montażu kompleksów makromolekularnych16-19,28,29. W niniejszym opracowaniu skupiamy się na szczegółowych procedurach składania in vitro kompleksu makromolekularnego zawierającego CFTR, zależnego od motywu PDZ, który jest szeroko wykorzystywany w naszym laboratorium do badania oddziaływań białko-białko lub domena-domena z udziałem CFTR16-19,28,29.