שימוש בהעברת אנרגיה פלורסצנטיות תהודה חוץ גופית ללמוד את הדינמיקה של חלבון מתחמי בקנה מידה הזמן אלפיות השנייה

פעילויות ביולוגיות בסופו של דבר תבוצענה על ידי חלבונים, ביותר אשר אינטראקציה עם אחרים עבור תפקודים ביולוגיים נאותה. שימוש בגישה חישובית, הסכום הכולל של אינטראקציות חלבון-אנוש מוערך ~ 650,000¹, שיבוש אינטראקציות אלה לעיתים קרובות מוביל מחלות². עקב תפקידיהם חיוני בשליטה הסלולר תהליכים organismal, פותחו שיטות רבות ללמוד אינטראקציות חלבון-חלבון, כגון שמרים-שני-היברידית, קומפלמנטציה פלורסצנטיות ריאקציה דו-מולקולרית, פיצול-לוציפראז קומפלמנטציה ו- co-immunoprecipitation assay³. בעוד ששיטות אלה טובים גילוי ולאשר אינטראקציות חלבון-חלבון, הם בדרך כלל שאינם כמותיים, ובכך לספק מידע מוגבל לגבי הזיקה בין בני הזוג חלבון אינטראקציה. השפעה כמותית-דאונס יכול לשמש כדי למדוד את זיקה מחייבת (למשל, קבוע דיסוציאציה K_d), אבל זה לא למדוד את קינטיקה של האיגוד, ולא ניתן להחיל אותה כאשר K_d נמוכה מאוד עקב לקוי יחס אות לרעש⁴. פלזמון משטח תהודה (SPR) ספקטרוסקופיה מכמת את קינטיקה מחייב, אך זה דורש על משטח ספציפי בטקטיקות של מגיבים אחד על פני השטח, אשר פוטנציאל תוכל לשנות את המאפיין איגוד של מגיב⁵. יתר על כן, קשה למדוד דיסוציאציה המחירים⁵וארגון מהר SPR, וזה לא ראוי לעשות שימוש SPR לאפיין את האירוע של החלפת החלבוניות בתוך קומפלקס החלבונים. כאן, אנו מתארים שיטה המאפשרת מדידת שיעור של חלבונים מורכבים הרכבה ופירוק בקנה מידה הזמן אלפיות השנייה. שיטה זו היתה חיונית לצורך קביעת התפקיד של Cullin – ssociated –Nedd8 –dissociated חלבון 1 (Cand1)כמו F-box חלבון exchange גורם^6,7.

Cand1 מסדיר את הדינמיקה של Skp1•Cul1•F-תיבת חלבון (SCF) E3 ligases, אשר שייכת למשפחה גדולה של Cullin-טבעת אוביקוויטין ligases. SCFs מורכב cullin Cul1, אשר נקשר החלבון תחום טבעת Rbx1, ולא של חלבון F-box להחלפה, אשר מגייס סובסטרטים ומאגד Cul1 דרך החלבון מתאם Skp1⁸. E3 ליגאז, SCF מזרז את ההטיה של אוביקוויטין את המצע שלה, וגם זה מופעל כאשר המצע הוא גויס על ידי החלבון F-box, וכאשר Cul1 משתנה על ידי החלבון אוביקוויטין דמוי Nedd8⁹. Cand1 נקשר Cul1 שלא שונתה, על הכריכה, זה משבש גם איגוד חלבון Skp1•F-box עם Cul1 וגם את ההטיה של Nedd8 Cul1^10,11,12,13. כתוצאה מכך, Cand1 שנראה מעכב פעילות SCF במבחנה, אבל חוסר Cand1 אורגניזמים גרם פגמים שמרמז תפקיד חיובי של Cand1 בוויסות פעילות SCF vivo^{14,15,16 , 17}. פרדוקס זה הוסבר בסופו של דבר על ידי מחקר כמותי שגילה את האינטראקציות דינמי בין חלבון Cul1, Cand1 ו Skp1•F-box. באמצעות קרינה פלואורסצנטית תהודה אנרגיה העברה (סריג) מבחני המאתרות את היווצרות מתחמי SCF ו- Cul1•Cand1, שיוך של דיסוציאציה לדרג קבועים (k_– ו k_חופש, בהתאמה) היו נמדד בנפרד. המדידות חשפו כי הן Cand1 והן Skp1•F-תיבת חלבון טופס הדוק ביותר מתחם עם Cul1, אבל את k_הנחה של SCF מתגברת באופן דרמטי על ידי Cand1, k_הנחה של Cul1•Cand1 הוא גדלו דרמטית. על ידי Skp1•F-תיבת חלבון^6,7. תוצאות אלה מספקים את התמיכה הראשונית וקריטיים להגדרת תפקידו של Cand1 כגורם exchange חלבון, אשר מזרז היווצרות של מתחמי SCF חדש באמצעות מיחזור Cul1 מ מתחמי SCF הישן.

כאן, אנו מציגים את ההליך של פיתוח ושימוש וזמינותו סריג ללמוד את הדינמיקה של מורכבות Cul1•Cand1⁷, ניתן להחיל את אותו עיקרון ללמוד את הדינמיקה של מולקולות שונות. סריג מתרחשת כאשר תורם הוא מתרגש עם הגל המתאים, מקבל עם ספקטרום עירור חפיפה ספקטרום הפליטה תורם קיים למרחק של 10-100 Å. המדינה נרגשת מועבר מקבל, ובכך להקטין את עוצמת התורם, הגדלת עוצמת מקבל¹⁸. היעילות של קשת/קשתית (E) תלוי רדיוס פורסטר (R₀) והן את המרחק בין התורם ואת מקבל fluorophores (r), מוגדר על-ידי: E = R₀⁶/ (R₀ ⁶ + r⁶). רדיוס פורסטר (R₀) תלויה במספר גורמים, כולל כיוון זוויתי דיפול, החפיפה ספקטרלי של הזוג מקבל התורם, והפתרון היה¹⁹. למרוח וזמינותו סריג fluorimeter עצר-flow, אשר מפקח על השינוי של הפליטה תורם בזמן אמת ומאפשר מדידות של מהיר k_– ו k_את, זה הכרחי ליצור סריג יעיל זה תוצאות לירידה משמעותית של פליטת התורם. לכן, עיצוב סריג יעיל על-ידי בחירת הזוג המתאים של צבעי פלורסנט, ואתרים על החלבונים היעד כדי לצרף את צבע חשוב, יידונו ב פרוטוקול זה.