$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
ИЦП являются основой различных клеточных процессов. Традиционные методы выявления ИЦП включают скрининг дрожжей-двух гибридов (Y2H) и иммунопрецитивввву в сочетании с масс-спектрометрией (IP-MS)1. Тем не менее, оба страдают от некоторых недостатков. Например, скрининг на 200 00 лет требует наличия библиотеки 2000-х растений-мишеней или видов животных. Строительство этих библиотек является трудоемким и дорогостоящим. Кроме того, подход Y2H осуществляется в гетерологических одноклеточных дрожжах эукариотического организма, которые не могут представлять клеточный статус высших эукариотических клеток.
В отличие от этого, IP-MS показывает низкую эффективность в захвате переходных или слабых ИЦП, и это также не подходит для тех белков с низким изобилием или высокой гидрофобичностью. Многие важные белки, участвующие в растительной сигнальных путей, таких как рецептороподобные киназы (RLKs) или NLR семьи иммунных рецепторов выражаются на низких уровнях и часто взаимодействуют с другими белками переходно. Таким образом, это значительно ограничивает понимание механизмов, лежащих в основе регулирования этих белков.
В последнее время методы маркировки близости (PL) на основе инженерных аскорбат перекиснида (APEX) и мутант Escherichia coli биотина ligase BirAR118G (известный как BioID) были разработаны и использованы для изучения ИЦП2,3,4. Принцип PL заключается в том, что интересуемый целевой белок сливается с ферментом, который катализает образование лабийского биотинила-AMP (био-AMP). Эти бесплатные био-AMP высвобождаются ферментами PL и диффундируют в непосредственной близости от целевого белка, что позволяет биотиниляцию проксимальных белков в первичных аминах в пределах предполагаемого радиуса 10 нм5.
Этот подход имеет значительные преимущества по сравнению с традиционными подходами Y2H и IP-MS, такими как способность фиксировать переходные или слабые ИЦП. Кроме того, PL позволяет маркировки проксимальных белков целевого белка в их родной клеточной среде. Различные ферменты PL имеют уникальные недостатки при применении их к различным системам. Например, хотя APEX предлагает более высокую пометку кинетики по сравнению с BioID и успешно применяется в системах млекопитающих, требование токсичного перекиси водорода (H2O2) в этом подходе делает его непригодным для исследований PL в растениях.
В отличие от этого, BioID основе PL избегает использования токсичных H2O2, но скорость маркировки медленно (требуя 18-24 ч для завершения биотинилаации), что делает захват переходных ИЦП менее эффективным. Кроме того, более высокая температура инкубации (37 градусов по Цельсию), необходимая для эффективного Pl by BioID, вводит внешний стресс для некоторых организмов, таких как растения4. Таким образом, ограниченное развертывание BioID основе PL в растениях (т.е. рис протопластов, arabidopsis, и Н. benthamiana) было сообщено6,,7,8,9. Недавно описанный фермент TurboID преодолевает недостатки APEX и BioID на основе PL. TurboID показал высокую активность, которая позволяет достижение PL в течение 10 минут на RT10. TurboID основе PL была успешно применена в клетках млекопитающих, мух, и червей10. Недавно мы и другие исследовательские группы независимо оптимизировали и расширили использование TurboID на основе PL для изучения ИЦП в различных системах растений, в том числе Н. бентамиана и Арабидопсис растений и томатные волосатые корни11,12,13,14. Сравнительный анализ показал, что TurboID работает лучше для PL в растениях по сравнению с BioID11,14. Он также продемонстрировал надежность TurboID основе PL в плантиве, определив ряд новых взаимодействий с иммунным рецептором NLR11, белок, взаимодействие партнеров которого, как правило, трудно получить с помощью традиционных методов.
Этот протокол иллюстрирует TurboID основе PL в плану, описывая определение взаимодействия белков N-терминала TIR домена NLR иммунного рецептора в N. benthamiana растений. Метод может быть распространен на любые белки, представляющие интерес у N. benthamiana. Что еще более важно, он обеспечивает важную ссылку для исследования ИЦП в других видов растений, таких как Arabidopsis, помидоры, и другие.