c-di-GMP to kluczowy drugi przekaźnik używany przez większość bakterii do kontrolowania różnych aspektów ich wzrostu i zachowania. Na przykład c-di-GMP reguluje progresję cyklu komórkowego, ruchliwość oraz ekspresję egzopolisacharydów i adhezyn powierzchniowych2-4. Poprzez koordynację takich procesów c-di-GMP sprzyja tworzeniu biofilmu, procesowi, który jest związany z przewlekłymi infekcjami szeregu bakterii chorobotwórczych5. c-di-GMP jest syntetyzowany przez enzymy zwane cyklazami diguanylanowymi (DGC), które zawierają katalityczną domenęGGDEF 4. Niektóre DGC posiadają miejsce hamujące, które w dół reguluje aktywność cyklazy po związaniu c-di-GMP. Degradacja c-di-GMP jest katalizowana przez dwie odrębne klasy fosfodiesterazy (PDE) zawierające katalityczną domenę EAL lub HD-GYP6,7.
Większość znanych białek efektorowych, które bezpośrednio wiążą c-di-GMP, należy do jednej z trzech klas białek: katalitycznie nieaktywnych domen GGDEF lub EAL oraz domen PilZ, małych przełączników molekularnych, które ulegają zmianom konformacyjnym po związaniu c-di-GMP8. Białka DGC, PDE i PilZ są dobrze scharakteryzowane, a ich domeny można stosunkowo bezpiecznie przewidzieć in silico. Szczególne zainteresowanie skupia się obecnie na identyfikacji nowych klas efektorów c-di-GMP. Niedawno opisano niektóre efektory c-di-GMP o różnych motywach wiązania, takie jak rodzina białek CRP/FNR Bcam1349 u Burkholderia cenocepacia lub regulator transkrypcji FleQ u P. aeruginosa9,10. Ponadto niedawno zidentyfikowano ryboprzełączniki specyficzne dla c-di-GMP i wykazano, że kontrolują ekspresję genów w sposób zależny od c-di-GMP11. Motywy wiążące c-di-GMP różnych efektorów są słabo zachowane, co utrudnia bioinformatyczne przewidywania takich białek. Aby rozwiązać ten problem, opracowaliśmy metodę biochemiczną, która opiera się na zastosowaniu specyficznego dla c-di-GMP związku wychwytującego w połączeniu ze spektrometrią mas 1,12,13.
Niedawno opracowaliśmy nowatorski trójwartościowy związek wychwytujący c-di-GMP (cdG-CC, Rysunek 1)1. To rusztowanie chemiczne składa się z: 1) ugrupowania c-di-GMP używanego jako przynęta do wychwytywania białek wiążących c-di-GMP, 2) fotoaktywowanej grupy reaktywnej UV używanej do sieciowania cdG-CC z białkami związanymi oraz 3) biotyny do izolowania wychwyconych białek za pomocą kulek magnetycznych pokrytych streptawidyną. cdG-CC może być stosowany do bezpośredniego i specyficznego wychwytywania efektorów c-di-GMP ze złożonej mieszaniny makrocząsteczek w postaci lizatów komórkowych. Wcześniej donoszono, że podejścia oparte na związkach i proteomice chemicznej mają zastosowanie do szerokiego zakresu organizmów, np. Caulobacter crescentus, Salmonella enterica serowar typhimurium i P. aeruginosa1,14.
W tym artykule metodologicznym szczegółowo opisujemy procedurę CCMS, używając jako przykładu ekstraktów z P. aeruginosa. Badanie to dowodzi, że CCMS jest potężnym i wszechstronnym narzędziem do biochemicznej identyfikacji nowych składników zaangażowanych w sygnalizację małocząsteczkową.