$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Składanie kompleksu białkowego jest kluczowym procesem w utrzymaniu czasoprzestrzennej specyficzności wielu szlaków sygnałowych1,2. Chociaż krytyczny charakter tej roli regulacyjnej jest powszechnie uznawany, brakuje dostępnych technik eksperymentalnych do badania tych kompleksów. Większość badań interaktomicznych koncentruje się na interakcjach z pojedynczymi białkami lub sekwencyjnym wzbogacaniu poszczególnych składników kompleksu. W tym miejscu przedstawiamy technikę izolacji określonego dimeru białkowego z wyłączeniem poszczególnych ugrupowań białek składowych, a także kompleksów utworzonych z konkurującymi ze sobą partnerami wiążącymi3. Nazwaliśmy tę technikę oczyszczaniem powinowactwa do komplementacji bimolekularnej (BiCAP), ponieważ jest to połączenie wcześniej istniejącego testu komplementacji fragmentów białka, bimolekularnej komplementacji fluorescencji (BiFC), z nowatorskim zastosowaniem rekombinowanego nanonika specyficznego dla konformacji w kierunku GFP i jego pochodnych (patrz tabela materiałów).
Typowy test komplementacji fragmentów białek opiera się na ekspresji białek "przynęty" i "ofiary" połączonych w celu rozszczepienia fragmentów reporterów, takich jak lucyferaza4, β-galaktozydaza5, lub zielone białko fluorescencyjne (GFP)6 (Rysunek 1A). Poprzez interakcję białek przynęty i ofiary, podzielone domeny reporterowe są zachęcane do ponownego złożenia w funkcjonalną strukturę, co pozwala na wizualizację lub ilościowe określenie interakcji między przynętą a białkami ofiary. BiCAP został zaadaptowany z wersji tej techniki, która wykorzystywała fragmenty wariantu GFP Venus. Testy komplementacji białek fluorescencyjnych są popularną metodą wizualizacji interakcji białko-białko w żywej komórce, ale do tej pory ograniczały się do tej jednej funkcji7. BiCAP stanowi znaczący postęp w tym względzie, ponieważ technika ta pozwala nie tylko na wizualizację, ale także na izolację i badanie wynikowej interakcji białko-białko.

Rysunek 1: Zasada strukturalna stojąca za techniką BiCAP. (A) Schemat przedstawiający zasadę dwucząsteczkowej komplementacji fluorescencyjnej, pokazujący białka "przynęty" i "ofiary" oznaczone N-końcowymi fragmentami V1 lub C-końcowymi V2 pełnowymiarowego białka Wenus. (B) Analiza strukturalna interfejsu interakcji (cyjan) między nanocząsteczką GFP (zielony) a rekombinowaną Wenus, pokazująca położenie fragmentów V1 (szary) i V2 (pomarańczowy) (akces PDB 3OGO). Ten rysunek został przedrukowany z Croucher et al.3 Przedruk za zgodą AAAS. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Technika BiCAP wykorzystuje dwa niefluorescencyjne fragmenty Wenus (nazwane V1 i V2), które łączą się z niskim stopniem pokrewieństwa, chyba że dojdzie do interakcji między ich partnerami fuzyjnymi. W tym przypadku dwie podzielone domeny przekształcają się w funkcjonalną strukturę β-beczkową fluoroforu (Rysunek 1B)6. Kluczową innowacją BiCAP jest wprowadzenie rekombinowanego nanociała GFP, które rozpoznaje trójwymiarowy epitop na β-lufie GFP (i wariantach takich jak Venus), który jest obecny tylko na prawidłowo rekombinowanym i złożonym fluoroforze (Rysunek 1B)8. Co najważniejsze, nanocząsteczka GFP nie wiąże się z żadnym z pojedynczych fragmentów Wenus. Ułatwia to izolację dimerów białkowych dopiero po tym, jak oba białka utworzą kompleks z własnej woli, co prowadzi do bardziej reprezentatywnych wyników niż te uzyskane za pomocą metod wykorzystujących chemicznie indukowane, wymuszone interakcje9.
BiCAP to potężna technika, która skupia się na kompleksach wielobiałkowych, które potencjalnie mogą być łączone z wieloma dalszymi aplikacjami, aby poprawić szczegółowość naszego zrozumienia roli, jaką te kompleksy odgrywają w transdukcji sygnału. Obejmuje również ważną cechę, jaką jest umożliwienie wizualizacji interakcji białek in situ. Do tej pory wykazano, że BiCAP jest skuteczną metodą analizy interaktomu dimerów receptorowej kinazy tyrozynowej (RTK)3, ale zdolność adaptacyjna tej metody oznacza, że można ją zastosować w prawie każdym kontekście interakcji białkowych.