$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Celowanie małymi cząsteczkami w białka kanałów jonowych dostępnych na powierzchni komórki oferuje ogromny potencjał dla badań przesiewowych ligandów i odkrywania leków biologicznych1,2,3. W związku z tym potrzebne jest odpowiednie narzędzie do badania interakcji między kanałem jonowym a małymi cząsteczkami i odpowiadającej im funkcji. Wykazano, że zapis patch-clamp jest unikalną i niezastąpioną techniką w teście funkcjonalnym kanałów jonowych. Jednak ustalenie, czy małe cząsteczki są bezpośrednio ukierunkowane na kanały jonowe, wymaga innych technologii. Tradycyjnie, test wiązania ligandów promieniotwórczych stosowano do obserwacji kinetyki wiązania między małą cząsteczką a jej docelowym białkiem kanału jonowego. Zastosowanie tej techniki jest jednak ograniczone ze względu na jej wymóg w zakresie znakowania i wykrywania substancji promieniotwórczych. Co więcej, warunkiem koniecznym do oznaczenia małego liganda w badaniu jest zapobieganie jego stosowaniu w wielu typach kanałów jonowych bez znanego specyficznego liganda. Niektóre techniki bezznacznikowe, takie jak spektroskopia NMR, dyfrakcja rentgenowska, termoforeza w mikroskali (MST)4 i powierzchniowy rezonans plazmonowy (SPR) zostały wykorzystane do pomiaru oddziaływań białko-mała cząsteczka. Jednak tego typu testy zwykle nie są w stanie dostarczyć wystarczających informacji ze względu na trudności w uzyskaniu białka o pełnej długości, niską rozdzielczość dynamiki, niską przepustowość i wysoki koszt5. W przeciwieństwie do tych technik, interferometria biowarstwowa (BLI) wyłania się jako nowatorska metodologia bez znaczników, która ma przezwyciężyć te wady wykrywania interakcji białko-mała cząsteczka poprzez unieruchomienie niewielkiej ilości próbki białka na powierzchni biosensora i pomiar sygnałów zmiany optycznej6,7. Jako obiecująca platforma biosensoryczna, technika BLI jest już stosowana w celu obserwacji interakcji małych cząsteczek z naturalnymi białkami rozpuszczalnymi w wodzie, takimi jak ludzkie przeciwciało monoklonalne CR80208, a szczegółowa procedura testowa została opisana w poprzednim artykule9. Chociaż uznano kluczową rolę białka kanału jonowego w odkrywaniu nowych celów terapeutycznych, nie opisano testu interakcji białko-mała cząsteczka kanału jonowego opartego na BLI.
Ludzkie kanały Ether à go-go (hEAG1) są wyrażane w różnych typach komórek nowotworowych i ośrodkowego układu nerwowego, co czyni ten kanał potencjalnym celem terapeutycznym dla wielu nowotworów i zaburzeń neuronalnych10,11,12,13,14. Badanie elektrofizjologiczne w naszym laboratorium potwierdziło hamujące działanie fosfatydyloinozytolu 4,5-bisfosforanu (2) na kanał hEAG115. Opierając się na naszych wynikach, testowanie bezpośredniej interakcji2 z hEAG1 za pomocą techniki BLI może służyć jako model dla innych typów interakcji białko-drobnocząsteczkowy związek kanału jonowego, szczególnie dla tych kanałów, w których brakuje specyficznych ligandów. Zgodnie z instrukcjami testu BLI przygotowaliśmy biotynylowane białka hEAG1 i unieruchomiliśmy je na powierzchni końcówek biosensorów streptawidyny (SA), a następnie poddaliśmy je interakcji z roztworami2, aby zaobserwować ich bezpośrednie wiązanie między białkiem a lipidem. Po przyłączeniu2 do powierzchni pokrytej białkiem hEAG1, grubość warstwy na powierzchni wzrasta, co bezpośrednio koreluje przesunięcie widmowe i może być mierzone w czasie rzeczywistym16. Kinetykę wiązania można określić ze względu na dodatnie przesunięcie w kroku asocjacji i ujemne przesunięcie w kroku dysocjacji. Zgodnie z tą zasadą oczyściliśmy funkcjonalne białko kanału jonowego hEAG1 ze stabilnego systemu ekspresji HEK-239T za pomocą metody oczyszczania powinowactwa w celu utrzymania stanu funkcjonalnego in vitro, a następnie zmierzyliśmy kinetykę wiązania o różnym stężeniu2 i uzyskaliśmy możliwe do uzyskania dane kinetyczne, jak zaobserwowano w pomiarach elektrofizjologicznych15. Ścisła zgodność między wynikami BLI a pomiarami elektrofizjologicznymi po raz pierwszy pokazuje przydatność BLI jako odpowiedniego narzędzia analitycznego do interakcji białko-mała cząsteczka błony kanału jonowego.