W tym artykule przedstawiliśmy zestaw praktycznych i wykonalnych metod charakteryzowania mutantów kinaz rodziny RAF związanych z chorobą, które obejmują test kinazy in vitro, test koaktywacji RAF i komplementarny test rozszczepionej lucyferazy.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
W tym artykule przedstawiliśmy zestaw praktycznych i wykonalnych metod charakteryzowania mutantów kinaz rodziny RAF związanych z chorobą, które obejmują test kinazy in vitro, test koaktywacji RAF i komplementarny test rozszczepionej lucyferazy.
Kinazy z rodziny szybko przyspieszonego włókniakomięsaka (RAF) odgrywają kluczową rolę w biologii komórki, a ich dysfunkcja prowadzi do nowotworów i zaburzeń rozwojowych. Charakterystyka mutantów RAF związanych z chorobą pomoże nam dobrać odpowiednie strategie terapeutyczne w leczeniu tych chorób. Ostatnie badania wykazały, że kinazy z rodziny RAF mają zarówno aktywność katalityczną, jak i allosteryczną, która jest ściśle regulowana przez dimeryzację. Tutaj skonstruowaliśmy zestaw praktycznych i wykonalnych metod do określenia aktywności katalitycznej i allosterycznej oraz względnego powinowactwa/stabilności dimerów kinaz z rodziny RAF i ich mutantów. Po pierwsze, zmieniliśmy klasyczny test kinazy in vitro, zmniejszając stężenie detergentu w, wykorzystując delikatną procedurę szybkiego mycia i stosując fuzję S-transferazy glutationowej (GST), aby zapobiec dysocjacji dimerów RAF podczas oczyszczania. Dzięki temu możemy odpowiednio zmierzyć aktywność katalityczną konstytutywnie aktywnych mutantów RAF. Po drugie, opracowaliśmy nowatorski test koaktywacji RAF w celu oceny aktywności allosterycznej mutantów RAF martwych w wyniku kinazy przy użyciu N-końcowych skróconych białek RAF, eliminując wymóg aktywnego Ras w obecnych protokołach, a tym samym osiągając wyższą czułość. Na koniec wygenerowaliśmy unikalny komplementarny test lucyferazy rozszczepionej, aby ilościowo zmierzyć względne powinowactwo/stabilność dimerów różnych mutantów RAF, który jest bardziej wiarygodny i czuły w porównaniu z tradycyjnym testem koimmunoprecypitacji. Podsumowując, metody te mają następujące zalety: (1) są przyjazne dla użytkownika; (2) zdolne do skutecznego działania bez zaawansowanego sprzętu; (3) opłacalne; (4) Wysoka czułość i powtarzalność.
Kinazy rodziny RAF są kluczowym składnikiem kaskady sygnalizacyjnej RAS/RAF/MEK/ERK, która przesyła sygnał z RAS do aktywacji kinazy białkowej aktywowanej mitogenem (MEK)1,2,3,4. Ta rodzina kinaz odgrywa kluczową rolę we wzroście, przetrwaniu i różnicowaniu komórek, a ich zmiany wywołują wiele chorób, w szczególności raka5,6,7,8. Ostatnio sekwencjonowanie genomu zidentyfikowało wiele mutantów RAF związanych z chorobą, które wykazują różne właściwości w transmisji sygnału kaskady RAS/RAF/MEK/ERK9,10,11. Dokładna charakterystyka mutantów RAF pomoże nam zrozumieć mechanizmy molekularne, w jaki sposób mutanty RAF zmieniają sygnał wyjściowy kaskady RAS/RAF/MEK/ERK, ostatecznie wybrać odpowiednie podejścia do leczenia różnych chorób wywołanych przez mutacje RAF.
Kinazy rodziny RAF obejmują trzy członkinie, CRAF, BRAF i ARAF, które mają podobne struktury molekularne, ale różne zdolności do aktywacji sygnalizacji w dół strumienia1,2,3,4. Spośród tych paralogów, BRAF ma najwyższą aktywność ze względu na konstytutywnie fosforylowany motyw NtA (N-t erminal acidic) motif12,13,14, podczas gdy ARAF ma najniższą aktywność wynikającą z jego niekanonicznego motywu APE15. Może to wyjaśniać różną częstość mutacji paralogów RAF w chorobach: BRAF>CRAF>ARAF. Co więcej, w obrębie tego samego paralogu RAF mutacje w różnych miejscach mogą wyzwalać sygnalizację w dół w różny sposób, co dodaje kolejną warstwę złożoności do regulacji kinaz z rodziny RAF. Ostatnie badania wykazały, że wszystkie kinazy RAF mają zarówno aktywność katalityczną, jak i allosteryczną13,14,16,17,18. Konstytutywnie aktywne mutanty RAF włączają sygnalizację bezpośrednią poprzez fosforylację MEK, podczas gdy mutanty RAF martwe w kinazie mogą transaktywować swoje odpowiedniki typu dzikiego poprzez dimeryzację z boku na bok i aktywować sygnalizację MEK-ERK16,19,20. Powinowactwo/stabilność dimerów jest kluczowym parametrem, który nie tylko określa aktywność allosteryczną mutantów RAF martwych w kinazie, ale także wpływa na aktywność katalityczną konstytutywnie aktywnych mutantów RAF15,21,22. Martwe w kinazie mutanty RAF o wysokim powinowactwie/stabilności dimerów mogą bezpośrednio transaktywować endogenne RAF typu dzikiego15, podczas gdy te z pośrednim powinowactwem/stabilnością dimerów wymagają koordynacji aktywnego Ras lub podwyższonego poziomu cząsteczek RAF typu dzikiego do działania13,15,20,21,23. Podobnie, konstytutywnie aktywne mutanty RAF fosforylują MEK w sposób zależny od dimerów, a te o niskim powinowactwie/stabilności dimerów tracą swoją aktywność katalityczną in vitro po immunoprecypitacji, która rozbija słabe dimery RAF15,21,22. Powinowactwo/stabilność dimerów określa również wrażliwość mutantów RAF na ich inhibitory i dodatnio koreluje z opornością inhibitorów RAF24. Dlatego, aby scharakteryzować mutanty RAF związane z chorobą, konieczne jest zmierzenie ich aktywności katalitycznej i allosterycznej oraz powinowactwa/stabilności dimerów.
W ostatnich latach nasze laboratorium i inne opracowały różne metody charakteryzowania kinaz rodziny RAF i ich mutantów. Zgodnie z naszym laboratorium i doświadczeniem innych osób uważamy, że następujące trzy testy mają zalety w definiowaniu mutantów RAF związanych z chorobą: (1) test kinazy in vitro, który można łatwo przeprowadzić w celu wykrycia aktywności katalitycznej konstytutywnie aktywnych mutantów RAF15; (2) test koaktywacji RAF, który jest wiarygodną i wygodną metodą pomiaru aktywności allosterycznej mutantów RAF martwych w wyniku kinazy13,15,21,22,23,25; (3) komplementarny test lucyferazy rozszczepionej, który ma znacznie wyższą czułość w pomiarze względnego powinowactwa/stabilności dimerów mutantów RAF w przeciwieństwie do tradycyjnego testu koimmunoprecypitacji i jest w stanie przeprowadzić bez zaawansowanego sprzętu w przeciwieństwie do ilościowych metod analitycznych, takich jak analiza rezonansu SPR (Surface Plasmon Resonance15,22. Łącząc te trzy testy, możemy łatwo zrozumieć, w jaki sposób mutant RAF związany z chorobą zmienia dalszą sygnalizację, a tym samym wykorzystać odpowiednią strategię terapeutyczną do leczenia choroby spowodowanej tą mutacją RAF.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Test kinazy in vitro do pomiaru aktywności katalitycznej mutantów RAF
2. Test koaktywacji RAF do oceny aktywności allosterycznej mutantów RAF z martwą kinazą
3. Komplementarny test lucyferazy do pomiaru względnego powinowactwa/stabilności do dimerów mutantów RAF
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Kinazy z rodziny RAF wykazują zarówno aktywność katalityczną, jak i allosteryczną, co pozwala ich mutantom związanym z chorobami na uruchamianie sygnalizacji w dół kaskady poprzez różne mechanizmy13,14,16,17,18. Konstytutywnie aktywne mutanty RAF bezpośrednio fosforylują swoje substraty, podczas gdy mutanty RAF pozbawione aktywności kinazy (kinase-dead) realiz...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tym artykule przedstawiliśmy trzy metody charakteryzowania mutantów RAF związanych z chorobą, które obejmują test kinazy in vitro, test koaktywacji RAF i bezpłatny test lucyferazy rozszczepionej. Ponieważ kinazy RAF mają zarówno aktywność katalityczną, jak i allosteryczną, różne mutanty RAF mogą aktywować sygnalizację za pomocą dwóch odrębnych mechanizmów 13,14,16,17,18.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Autorzy pragną podziękować Hairy Cell Leukemia Fellowship za wsparcie Yuan Jimin. Prace te były wspierane przez Asia Fund Cancer Research (AFCR2017/2019-JH), Duke-NUS Khoo Bridge Funding Award (Duke-NUS-KBrFA/2018/0014), NCCRF Bridging Grant (NCCRF-YR2018-JUL-BG4), grant pilotażowy NCCRF (NCCRF-YR2017-JUL-PG3) oraz SHF Academic Medicine Research Grant (AM/TP011/2018).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| anty-fosfoERK1/2 | Technologie sygnalizacji komórkowej | 4370 | |
| anty-fosfoMEK1/2 | Technologie sygnalizacji komórkowej | 9154 | |
| anty-ERK1/2 | AB klonalny | A0229 | |
| anty-MEK1/2 | Technologie sygnalizacji komórkowej | 9124 | |
| anty-FLAG(mysz) | Sigma-Aldrich | F3165 | |
| anty-HA | Novus Biologicals | MAB6875 | |
| anty-FLAG(Królik) | Technologie sygnalizacji komórkowej | 14793 | |
| anty-β-aktyna | Sigma-Aldrich | A2228 | |
| koraliki anty-FLAG (M2) | Sigma-Aldrich | A4596 | |
| IgG przeciw myszy sprzężone z HRP | Jackson Laboratories | 115-035-003 | |
| Sprzężone z HRP anty-królicze IgG | Jackson Laboratories | 111-035-144 | |
| pcDNA3.1(+) | In vitrogen | V79020 | |
| Klonowanie montażu Gibsona Zestaw | New England Biolabs | E5510 | |
| T4 Ligaza DNA | New England Biolabs | M0202 | |
| Lipofectamine 2000 | Invitrogen | 11668019 | |
| Fugene 6 | Roche | 11 814 443 001 | |
| DMEM bez czerwieni fenolowej | Invitrogen | 21063-029 | |
| D-lucyferyna | GoldBio | LUCK-100 | |
| 6xhis-tagged MEK1 (K97A) | przygotowane w naszych poprzednich badaniach | N.A. | Numer referencyjny 15. |
| System detekcji GloMax-Multi. | Przekaźnik Promega | E7041 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.