kinazy RAF (ARAF, BRAF i CRAF) są bezpośrednimi efektorami GTPaz RAS i inicjującymi członkami kaskady kinaz pro-proliferacyjnych/pro-survivalowych RAF-MEK-ERK. Ostatnie badania wykazały, że ekspresja CRAF odgrywa kluczową rolę w nowotworzeniu kilku nowotworów wywołanych przez KRAS, w tym niedrobnokomórkowego raka płuc i gruczolakoraka przewodowego trzustki1,2,3,4,5. Co więcej, mutacje CRAF w linii zarodkowej powodują szczególnie ciężką postać RASopathy, zespół Noonana6,7. Zrozumienie regulacji CRAF ma kluczowe znaczenie dla opracowania skutecznych podejść terapeutycznych, które są ukierunkowane na jego funkcję w komórkach.
Wszystkie kinazy RAF można podzielić na dwie funkcjonalne domeny, C-końcową domenę katalityczną (CAT) i N-końcową domenę regulacyjną (REG), która kontroluje swoją aktywność (Rysunek 1A)8. Domena REG obejmuje domenę wiążącą RAS (RBD), domenę bogatą w cysteinę (CRD) oraz region bogaty w serynę/treoninę (bogaty w S / T). Warto zauważyć, że region bogaty w S / T zawiera miejsce N', które wiąże się z 14-3-3 w sposób zależny od fosforylacji (S259 w CRAF; Rysunek 1A)8. Domena CAT obejmuje domenę kinazy, wraz z drugim miejscem dokowania 14-3-3 o wysokim powinowactwie, określanym jako miejsce C' (S621 w CRAF; Rysunek 1A)8. Różnicowe wiązanie dimerycznych białek 14-3-3 z miejscami N' i C', wraz z CRD, odgrywa kluczową rolę zarówno w aktywacji, jak i hamowaniu RAF9,10,11,12,13. W normalnych warunkach sygnalizacji aktywacja RAF jest inicjowana przez jego rekrutację do błony plazmatycznej przez RAS, co pozwala na tworzenie aktywnych dimerów, z których heterodimer BRAF-CRAF jest dominującą formą aktywną14,15. Testy biochemiczne z BRAF i CRAF, wraz z kriogeniczną mikroskopią elektronową (Cryo-EM) struktury dimerycznego BRAF, wskazują, że dimer 14-3-3 stabilizuje aktywne dimery RAF poprzez jednoczesne wiązanie się z miejscem C' obu protomerów RAF (Rysunek 1B)9,13,16,17. I odwrotnie, badania wykazały, że w warunkach spoczynku RAF przyjmuje cytozolowe, autohamowane potwierdzenie, w którym domena REG wiąże się z domeną CAT i hamuje jej aktywność12,18,19,20. Ten zamknięty stan jest stabilizowany przez dimer 14-3-3 związany z lokacją CRD i N' w domenie REG oraz z lokacją C' w domenie CAT ( Rysunek 1B)10,13,21. W BRAF model ten jest wspierany przez najnowsze struktury Cryo-EM autoinhibitowanych monomerów BRAF oraz przez nasze poprzednie badania biochemiczne10,12,13,21,22. Jednakże, podczas gdy wykazano, że 14-3-3 odgrywa rolę hamującą w regulacji CRAF23, stan autoinhibicji podobny do BRAF może odgrywać mniejszą rolę w regulacji CRAF12; dlatego potrzebne są dalsze badania w celu wyjaśnienia mechanizmów, za pomocą których białka 14-3-3 regulują aktywność CRAF. Regulacja kinaz RAF za pośrednictwem 14-3-3 wymaga mnóstwa zdarzeń fosforylacji i defosforylacji RAF, wiązania się z różnymi białkami regulatorowymi i interakcji z błoną plazmatyczną8. Dlatego tak ważne jest, aby interakcje 14-3-3-RAF były mierzone w fizjologicznie odpowiednich warunkach i w obecności nienaruszonej dwuwarstwy lipidowej.
Aby rozwiązać ten problem, technologia NanoBRET (odtąd określana jako N-BRET; szczegóły zestawu w Tabeli Materiałów) została wykorzystana do opracowania testu opartego na bliskości do pomiaru interakcji CRAF z białkami 14-3-3 w żywych komórkach (Rysunek 1C). Ten system oparty na bret mierzy interakcje dwóch białek będących przedmiotem zainteresowania (POI), z których jedno jest oznaczone donorem nanolucyferazy (Nano), a drugie znacznikiem Halo, w celu znakowania za pomocą ligandu akceptora energii Halo61822,24. Interakcja interesujących białek powoduje transfer energii między donorem a akceptorem, co z kolei generuje sygnał BRET (Rysunek 1C). Niezwykle jasne białko donorowe Nano (emisja (em) 460 nm) i ligand Halo618 (em 618 nm) zapewniają większą separację widmową i czułość w porównaniu z konwencjonalnym BRET, co czyni go idealną platformą do badania słabszych oddziaływań i wykrywania subtelnych zmian w binding24. Rzeczywiście, wcześniej opracowaliśmy test oparty na N-BRET do pomiaru interakcji autohamujących domen RAF REG i CAT, który był niezbędny do scharakteryzowania panelu mutacji RASopathy w BRAF CRD i wykazał krytyczne znaczenie tej domeny dla utrzymania autoinhibicji i zapobiegania konstytutywnej aktywacji BRAF12.
Opisany tutaj test mierzy interakcje CRAF, połączonego z N-końcowym znacznikiem Nano (Nano-CRAF), oraz izoformy zeta 14-3-3 połączonej z C-końcowym znacznikiem Halo (14-3-3ζ-Halo; Rysunek 1C). Pokazujemy, że oddziaływania Nano-CRAF z 14-3-3ζ-Halo generują silny sygnał BRET, który z kolei może zostać zakłócony przez mutacje, które uniemożliwiają wiązanie 14-3-3 z miejscem N' (S259A) i / lub miejscem C' (S621A). Poniższy protokół zawiera szczegółowe kroki dotyczące wykonywania, optymalizowania i rozwiązywania problemów z tym testem.