동질적인 구드 기반 분석체를 사용하여 샤페론 - 코카페론 상호 작용의 연구

분자 샤페론은 단백질 접이식, 수송 및 저하를 포함한 단백질 항상성에 기여합니다. 그(것)들은 몇몇 세포 프로세스를 통제하고 암과 신경 퇴행성 질병^1과같은 수많은 질병에 연결됩니다. 열 충격 단백질 90 (Hsp90)은 ATP 가수 분해에 의해 구동되는 형태 변화에 의존하고 공동 샤페론^2에의해 매개 되는 클라이언트 단백질과 결합하는 가장 중요한 chaperones 중 하나입니다. 치료 대상으로 Hsp90의 명백한 잠재력에도 불구 하 고, 그것의 기능을 미세 조정 하는 것은 큰 도전을 나타냅니다. 임상 시험에서 평가된 N단 ATP 결합 영역을 대상으로 하는 여러 Hsp90 억제제가 있지만, 그 중 어느 것도 마케팅^3에대해 승인되지 않았습니다. 잘 정의 된 리간드 바인딩 포켓^4의부족으로 인해 Hsp90의 C-말단 영역을 대상으로^{한 성공 4.} 최근, 작은 분자에 의한 Hsp90-cochaperone 상호 작용의 중단은 대체 전략^5로조사되고 있다. Hsp90-cochaperone 상호 작용을 표적으로 하는 것은 일반적인 세포 응력 반응을 이끌어 내는 것이 아니라 각종 세포내 프로세스를 구체적으로 통제할 수 있는 가능성을 제공합니다. Hsp90의 C-terminus에서 보존된 MEEVD 펜타펩타이드는 공동 샤페론^6의테트라트리코피타이드 반복(TPR) 모티프와의 상호 작용을 담당한다. 인간 단백질 데이터베이스에 주석이 달린 736TPR 모티프 함유 단백질 중 ~20개의 상이한 단백질은 이 펩티드^7을통해 Hsp90과 상호 작용한다. MEEVD 펩티드 결합을 위해 경쟁하는 분자는 TPR 도메인을 포함하는 Hsp90과 공동 보호자 사이의 상호 작용을 방해할 것입니다. 펩타이드 결합 부위는 유사한 삼차 구조를 가지고 있지만 다른 TPR 모티프 도메인 간의 전반적인 상동성은 상대적으로 낮은^7,Hsp90 및 특정 TPR 모티프 공동 chaperones 사이의 상호 작용을 차단 할 수있는 분자를 식별 할 수있는 기회를 제공. 이들 TPR-모티프 공동-샤페론 중, FK506 결합 단백질(FKBP) 51 및 FKBP52는 스테로이드 호르몬 수용체(SHR)의 조절제이며 암, 스트레스 관련 질환, 대사질환,^{알츠하이머병}등 여러 스테로이드 호르몬 의존성 질환에 관여하고 있다. FKBP51 및 FKBP52 점유율은 80% 시퀀스 유사성을 >, FKBP52는 SHR 활동의 긍정적인 레귤레이터이며, FKBP51은 대부분의^경우8의 부정적인 레귤레이터입니다. 따라서, 분자를 식별하는 것은, 특히 Hsp90과 FKBP51 또는 FKBP52 사이 상호 작용을 차단하는, 관련 질병을 위한 유망한 치료 잠재력을 제공합니다.

Mplified Luminescent Promomity Homogenous Assay (AlphaScreen)는 1994년 울만 EF 외^9에의해 처음 개발되었다. 지금은 펩타이드 10, 단백질^11,DNA^12,RNA¹³및^{설탕(14)과}같은 다양한 유형의 생물학적 상호 작용을 검출하는 데 널리 사용된다. 이 기법에서는, 구슬의 2종류(직경 200nm)가 있고, 하나는 기증자 비드이고 다른 하나는 수용자 비드이다. 생체 분자는 이 구슬에 고정됩니다; 그들의 생물학적 상호 작용은 기증자와 수용자 구슬을 근접으로 가져옵니다. 680 nm에서 기증자 비드의 광감제는 산소를 단일 산소로 조명하고 변환합니다. 단일 산소는 수명이 짧기 때문에 최대 200nm까지만 확산될 수 있습니다. 수용자 비드가 근접한 경우, 티옥센 유도체는 370 nm에서 단일 산소 발생 화학증과 반응합니다. 이 에너지는 520-620 nm^15에서빛을 방출하기 위해 동일한 수용자 비드에서 형광을 더욱 활성화합니다. 생물학적 상호 작용이 중단되면 수용자 비드와 기증자 비드는 근접에 도달 할 수 없으므로 단일 산소 붕괴 및 낮은 생성 신호가 발생합니다.

여기서 우리는 Hsp90과 TPR 공동 chaperones, 특히 FKBP51 및 FKBP52 사이 상호 작용을 억제하는 작은 분자를 검열하기 위한 이 기술을 사용하여 프로토콜을 기술합니다. Hsp90 극한 C-테르미누스에 대응하는 10개의 아미노산 긴 펩티드를 수용자 구슬에 부착한다. 정제 된 GST 태그 TPR 공동 샤페론은 글루타티온 연결된 기증자 구슬과 상호 작용합니다. Hsp90 유래 펩티드와 TPR 모티프 공동 샤페론 간의 상호 작용이 구슬을 함께 가져오면 증폭 된 신호가 생성됩니다(도 1A). 선별된 소분자가 Hsp90과 TPR 모티프 공동 샤페론 간의 상호 작용을 억제할 수 있다면, 이러한 증폭 신호는 감소될것이다(도 1B). IC_50은 정량적 측정을 통해 계산할 수 있습니다. 이 프로토콜은 모든 보호자로 확장 될 수있다 – TPR 모티프 공동 샤페론 관심의 상호 작용과 특히 Hsp90 과 FKBP51 또는 FKBP52 사이의 상호 작용을 차단, 새로운 분자의 개발에 매우 중요하다.

그림 1: 이 분석의 기본 원리. (A)정제된 GST-FKBP51은 글루타티온 연계 기증자 구슬과 상호 작용한다. Hsp90의 극단적인 C-테르미누스에 대응하는 10개의 아미노산 긴 펩티드는 수용자 구슬에 부착된다. FKBP51의 Hsp90 유래 펩티드와 TPR 도메인 간의 상호 작용은 기증자와 수용자 구슬을 근접하게 합니다. 680 nm에서 기증자 비드의 광감제는 산소를 단일 산소로 조명하고 변환합니다. 수용자 비드의 티옥센 유도체는 단일 산소와 반응하여 370 nm에서 화학 발광을 생성합니다. 이 에너지는 동일한 수용자 비드에서 형광을 더 활성화하여 520-620 nm에서 빛을 방출합니다. (B)소분자가 Hsp90과 FKBP51 사이의 상호 작용을 억제할 때, 기증자와 수용자 구슬은 근접에 도달할 수 없다. 그런 다음 짧은 수명 부패를 가진 단일 산소가 발생하며 감지 가능한 신호가 생성되지 않습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.