$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Ilościowa charakterystyka powinowactwa oddziaływań międzycząsteczkowych jest ważna w wielu dziedzinach badań biomedycznych. Stała dysocjacji wiązania (KD) jest niezbędna nie tylko w odkrywaniu leków, ale jest również ważnym parametrem w charakterystyce każdej interakcji binarnej w dowolnym systemie biologicznym. Metody biochemiczne stosowane do wykrywania oddziaływań białko-białko, takie jak immunoprecypitacja i badania przesiewowe drożdży dwuhybrydowych, nie informują nas o tym, jak ścisłe są te interakcje, podczas gdy powinowactwo określa, czy ten konkretny kompleks istnieje w danych warunkach in vivo. W procesie odkrywania leków, opracowanie testu wiązania jest jednym z niezbędnych i często najbardziej czasochłonnych kroków. Do najczęściej stosowanych metod oznaczania KD należą: polaryzacja fluorescencyjna,1 technologia powierzchniowego rezonansu plazmonowego (SPR),2 wiązanie radioligandów,3 izotermiczna kalorymetria miareczkowa,4 dializa równowagowa (ED),5 ultrafiltracja (UF),5 i ultrawirowanie (UC). 6 Wszystkie z nich wymagają znacznych ilości oczyszczonego białka docelowego. Termoforeza w mikroskali (MST) to szybko rozwijająca się metoda, która wykrywa ukierunkowany ruch cząsteczek w mikroskopijnym gradiencie temperatury. Wszelkie zmiany powłoki hydratacyjnej biomolekuł powodują względną zmianę ruchu wzdłuż gradientu temperatury. 7 MST służy do określania powinowactwa wiązania i jest stosowany do badania wiązania ligandów z białkami znakowanymi fluorescencyjnie lub ligandów fluorescencyjnych z białkiem docelowym. 8, 9 MST umożliwia pomiar oddziaływań bezpośrednio w roztworze bez konieczności unieruchamiania na powierzchni (technologia bez unieruchomienia). Praktycznie każdemu powiązaniu towarzyszy zmiana sygnału MST, chociaż wielkość zmiany różni się znacznie w zależności od systemu. Aby wykryć ruch cząsteczek przez MST, muszą być one fluorescencyjne. To poważne ograniczenie metody można przekuć w zaletę. Jeśli białko ulega ekspresji jako fuzja GFP w dowolnym systemie, będzie to jedyna cząsteczka fluorescencyjna, a zatem może być badane bez izolacji od lizatu komórkowego lub bezkomórkowego systemu ekspresji. Głównym wyzwaniem jest generowanie lizatów komórkowych, które pozwalają na warunki wiązania przy minimalnej ilości artefaktów. Tutaj opisujemy protokół przygotowania lizatu komórkowego i eksperymentu MST, który można zastosować do wielu białek rozpuszczalnych i błonowych.
Białka STAT są utajonymi cytoplazmatycznymi czynnikami transkrypcyjnymi aktywowanymi przez fosforylację tyrozyny w odpowiedzi na sygnały zewnątrzkomórkowe i biorą udział w wielu procesach biologicznych, w tym w odporności, hematopoezie, zapaleniu i rozwoju. 10 U ssaków rodzina STAT składa się z STAT 1, 2, 3, 4, 5A, 5B i 6. Wiadomo, że wszystkie aktywowane STAT wiążą się z tą samą sekwencją DNA, tak zwanym motywem GAS, sekwencją aktywowaną IFN-gamma. Jednak efekty transkrypcyjne różnych STAT są bardzo różne. 11 Pomimo udziału w wielu procesach patologicznych i szeroko zakrojonych badań zaowocowanych ponad 17 000 publikacji, KD interakcji STAT z różnymi sekwencjami DNA nie zostało określone. Scharakteryzowano jedynie względne powinowactwo różnych STAT do wariantów motywu GAS. 11 Trudności w ekspresji i oczyszczaniu białek są głównymi przeszkodami w charakterystyce selektywności wiązania DNA STAT. Chociaż większość badań koncentrowała się na roli "aktywowanych" STAT, które stały się synonimem czynnika transkrypcyjnego fosforylowanego Tyra, rola niefosforylowanych STAT (U-STATs) w regulacji transkrypcji szybko się pojawia. 12 Mechanizmy te są jednak słabo poznane i nie było jasne, czy U-STAT faktycznie wiążą się z DNA, czy też działają poprzez interakcje z innymi czynnikami transkrypcyjnymi. Niedawno wykazaliśmy, że U-STAT3 może wiązać się z sekwencjami DNA różniącymi się od motywów GAS z jeszcze większym powinowactwem. 13 Odkrycie to ma istotne implikacje dla naszego zrozumienia biologicznych funkcji tego ważnego białka. Zastosowaliśmy termoforezę w mikroskali w celu określenia względnego powinowactwa STAT3 do GAS i oligonukleotydu bogatego w AT S + 100 (ryc. 4). Prawie identyczny protokół został użyty do oznaczania KD w celu wiązania innego liganda STAT3, inhibitora lipopeptydu. 14 Nie wykryto wiązania z pokrewnym czynnikiem transkrypcyjnym, GFP-STAT1, który był używany jako kontrola ujemna, potwierdzając w ten sposób selektywność interakcji. 14