Istnieje wiele metod badania oddziaływań białko-białko. Metoda przedstawiona w tym badaniu opiera się na szeroko stosowanym systemie pull-down biotyny-awidyny, w którym biotynylowana przynęta jest inkubowana z lizatami komórkowymi, aby umożliwić nawiązanie interakcji. Modyfikacja przedstawiona w tym badaniu obejmuje połączenie tej techniki z sekwencjami penetrującymi komórki. Proponujemy zaprojektowanie przynęt penetrujących komórki, które mogą być inkubowane z żywymi komórkami zamiast lizatów komórkowych, a zatem znalezione interakcje będą odzwierciedlać te, które wystąpiły w kontekście komórkowym.
Tutaj używamy TAT jako sekwencji penetrującej komórkę, biotyny jako znacznika ściągającego i regionu Cx43 składającego się między aminokwasami 266-283 jako celu do znalezienia interakcji wewnątrzkomórkowych w ludzkich GSC. Strukturalne podstawy interakcji między Cx43 i c-Src są dobrze znane11,12. Jest to ważna interakcja, ponieważ hamuje onkogenną aktywność c-Src w komórkach glejaka24,13. W rzeczywistości CPP zawierające ten region (TAT-Cx43266-283) naśladują właściwości antyonkogenne Cx43 na komórkach glejaka 19,20,21. W komórkach C6 glejaka szczurów mechanizm, za pomocą którego TAT-Cx43266-283 hamuje c-Src, obejmuje rekrutację c-Src wraz z jego endogennymi inhibitorami CSK i PTEN20. Należy wspomnieć, że GSC są bardzo interesujące jako cel w terapii glejaka, ponieważ stanowią subpopulację, która jest oporna na konwencjonalne leczenie, a zatem odpowiedzialna za nawrót tego złośliwego guza mózgu27. Co więcej, są to komórki trudne do transfekcji, dlatego badanie interakcji wewnątrzkomórkowych staje się trudniejsze. CPP są szybko i skutecznie internalizowane w GSC19, co sprzyja ich zastosowaniu do badania interakcji wewnątrzkomórkowych. W tym badaniu, stosując CPP sprzężone z biotyną, potwierdzamy interakcję sekwencji Cx43266-283 z c-Src wraz z jej endogennymi inhibitorami CSK i PTEN w ludzkich GSC.
Ta metoda jest bardzo skuteczna w badaniu wewnątrzkomórkowego mechanizmu związków bioaktywnych. Jednak bardzo ważne jest potwierdzenie, że efekt biologiczny przynęty penetrującej komórki biotynylowane nie różni się od tego uzyskanego w przypadku przynęty niebiotynylowanej. Ten krok jest wymagany, aby skojarzyć stwierdzone interakcje z działaniem związku bioaktywnego. Ponadto stabilność związku, jego ewentualna degradacja przez proteazy, a także jego możliwa toksyczność, powinny być dokładnie zbadane i wzięte pod uwagę przed zaplanowaniem doświadczenia. W przedstawionym przykładzie antyproliferacyjne działanie TAT-Cx43266-283 na ludzkie GSC G166 zostało wcześniej udokumentowane20. W tym badaniu potwierdzamy, że działanie antyproliferacyjne TAT-Cx43266-283-B i TAT-Cx43266-283 jest bardzo podobne. Ponadto analiza morfologii komórkowej wykazała, że dystrybucja α-tubuliny i F-aktyny jest bardzo podobna u G166 GSC traktowanych TAT-Cx43266-283-B lub TAT-Cx43266-283. Podsumowując, wyniki te wskazują, że włączenie biotyny do c-końca TAT-Cx43266-283 nie zmieniło wpływu tego związku na ludzkie GSC. Jeśli jednak biotyna modyfikowałaby działanie cząsteczki bioaktywnej, można przetestować inne znaczniki do oczyszczania białek, takie jak oktapeptyd FLAG (DYKDDDDK)28, znacznik hemaglutyniny pochodzącej z grypy ludzkiej HA (YPYDVPDYA) lub S-transferaza glutationowa (GST)29. Podobnie, jeśli TAT nie jest ukierunkowany na populację komórek będących przedmiotem zainteresowania, można zastosować inne sekwencje penetrujące komórkę, takie jak penetratyna, MPG (w celu przeglądu, patrz30) lub sekwencje specyficzne dla komórki31.
Oprócz badania białek, które specyficznie oddziałują z sekwencją docelową, najlepiej byłoby, gdyby zajęto się obecnością białek, które oddziałują zarówno z sekwencją kontrolną, jak i docelową oraz białek, które nie oddziałują z nimi, jako kontroli pozytywnych i ujemnych. W tym sensie znaleźliśmy Cav-1 w sytuacji kontrolnej i leczonej, co sugeruje, że kaweole były zaangażowane w mechanizm internalizacji, jak wykazano wcześniej26. Co więcej, FAK, który oddziałuje z c-Src, ale przypuszczalnie nie wchodzi w interakcję z c-terminalem Cx43, był nieobecny zarówno w sytuacji kontrolnej, jak i leczonej. Wyniki te wzmacniają specyficzność interakcji między TAT-Cx43266-283-B, c-Src, CSK i PTEN.To potwierdzić wyniki uzyskane za pomocą tego protokołu, mikroskopia konfokalna może być wykorzystana do wizualizacji rozmieszczenia oddziałujących białek i do badania ich kolokalizacji. W ten sposób stwierdziliśmy, że TAT-Cx43266-283-B i c-Src wykazują podobny rozkład wewnątrzkomórkowy z pewnymi punktami kolokalizacji potwierdzającymi wyniki uzyskane w eksperymentach pull-down. W rzeczywistości TAT-Cx43266-283-B jest rozmieszczony blisko błony plazmatycznej, co sugeruje, że ładunek, w tym badaniu Cx43266-283, kieruje cząsteczkę do swoich wewnątrzkomórkowych partnerów.
Jednym z ograniczeń proponowanej metody jest to, że cząsteczka użyta jako przynęta mogłaby nie złożyć się prawidłowo i nie zostałyby osiągnięte oczekiwane efekty. W tej sytuacji znalezionych interakcji nie można było powiązać z efektem. Jednak ta metoda może być szczególnie interesująca w przypadku interakcji związanych ze szlakami transdukcji sygnału, ponieważ są one zwykle przeprowadzane przez wewnętrznie nieuporządkowane regiony32 i dlatego nie wymagają uporządkowanego fałdowania. Ponadto jedną z zalet proponowanej metody jest to, że można śledzić przebieg interakcji w czasie, co jest szczególnie istotne w przypadku oddziaływań przejściowych. Co więcej, można łatwo zbadać wpływ każdej pozostałości na interakcję. Rzeczywiście, możliwe jest zbadanie wpływu modyfikacji potranslacyjnych na interakcję białko-białko, na przykład poprzez fosfomimetyczne podstawienie glutaminianu na serynę lub treoninę. Podobnie, zastąpienie alaniny lub treoniny lub tyrozyny fenyloalaniną pozwala na przetestowanie działania niefosforylującej seryny, treoniny lub tyrozyny. Aby naśladować fosfo-tyrozynę, najdokładniejszym sposobem jest zastąpienie Tyr p-Tyr33.
Wreszcie, zakres tego protokołu wykracza daleko poza interakcję białko-białko, ponieważ system ten można zastosować do innych bioaktywnych ładunków, takich jak sekwencje RNA, nanocząstki, wirusy lub inne cząsteczki, które można połączyć z biotyną i transdukować za pomocą CPP w celu zbadania ich wewnątrzkomórkowego mechanizmu działania.