Estudos de Interações Acompanhante-Cochaperone usando ensaio homogêneo baseado em contas

Acompanhantes moleculares contribuem para a homeostase proteica, incluindo dobramento de proteínas, transporte e degradação. Eles regulam diversos processos celulares e estão ligados a inúmeras doenças como câncer e doenças neurodegenerativas¹. A proteína de choque térmico 90 (Hsp90) é uma das acompanhantes mais importantes cuja função depende de alterações conformais impulsionadas pela hidrólise ATP e vinculantes com proteínas do cliente mediadas por seus acompanhantes². Apesar de um potencial óbvio do Hsp90 como alvo terapêutico, o ajuste fino de sua função representa um grande desafio. Existem vários inibidores de Hsp90 voltados para a região de ligação ATP n-terminal, que foram avaliados em ensaios clínicos, mas nenhum deles foi aprovado para comercialização³. Devido à falta de um bolso de ligação de ligantes bem definido^4,visando a região do terminal C de Hsp90 teve sucesso limitado⁴. Recentemente, a interrupção das interações de Hsp90-cochaperona por pequenas moléculas tem sido investigada como uma estratégia alternativa⁵. Direcionar as interações de cochaperona Hsp90 não provocaria resposta geral ao estresse celular e proporcionaria a possibilidade de regular especificamente vários processos intracelulares. O pentapeptida meevd conservado no C-terminus de Hsp90 é responsável pela interação com o motivo de repetição de tetratricopeptida (TPR) dos co-acompanhantes⁶. Das 736 proteínas contendo motivos TPR anotadas no banco de dados de proteínas humanas, ~20 proteínas diferentes interagem com o Hsp90 através deste peptídeo⁷. Moléculas competindo por ligação de peptídeos MEEVD interromperiam as interações entre Hsp90 e co-acompanhantes contendo um domínio TPR. O local de ligação de peptídeos tem estrutura terciária semelhante, mas a homologia geral entre diferentes domínios de motivos TPR é relativamente baixa⁷, proporcionando uma oportunidade de identificar moléculas especificamente capazes de bloquear interações entre Hsp90 e co-acompanhantes particulares do TPR-motivo. Entre esses co-acompanhantes de TPR-motivo, fk506-binding protein (FKBP) 51 e FKBP52 são reguladores de sinalização do receptor hormonal esteroide (SHR) e envolvidos em várias doenças dependentes de hormônios esteroides, incluindo câncer, doenças relacionadas ao estresse, doenças metabólicas e doença de Alzheimer⁸. Embora as ações FKBP51 e FKBP52 > similaridade de sequência de 80%, suas funções diferem: FKBP52 é um regulador positivo da atividade SHR, enquanto FKBP51 é um regulador negativo na maioria dos casos⁸. Portanto, identificar moléculas, bloqueando especificamente as interações entre Hsp90 e FKBP51 ou FKBP52, fornece um potencial terapêutico promissor para doenças relacionadas.

Ummplified Luminescent Proximity Homogenous Assay (AlphaScreen) foi desenvolvido pela primeira vez em 1994 por Ullman EF et al.⁹. Agora é amplamente utilizado para detectar diferentes tipos de interações biológicas, como peptídeo¹⁰, proteína^11,DNA¹², RNA¹³e açúcar¹⁴. Nesta técnica, existem dois tipos de contas (diâmetro 200 nm), uma é a conta doadora e a outra é a conta aceitadora. As biomoléculas são imobilizadas sobre essas contas; suas interações biológicas trazem contas doadoras e aceitadoras para a proximidade. A 680 nm, um fotoensibilizador na conta doadora ilumina e converte oxigênio em oxigênio único. Como o oxigênio único tem uma vida curta, ele só pode difundir até 200 nm. Se o cordão aceitor estiver próximo, seu derivado de tiaxieno reage com o oxigênio único gerando quemiluminescência a 370 nm. Esta energia ativa ainda mais fluoroforos no mesmo projeto de conta aceitador para emitir luz em 520-620 nm¹⁵. Se as interações biológicas forem interrompidas, a conta aceitadora e o doador não podem chegar à proximidade, resultando na decadência de oxigênio única e no sinal de baixa produção.

Aqui descrevemos um protocolo usando esta técnica para triagem de pequenas moléculas inibindo interações entre co-acompanhantes de Hsp90 e TPR, especialmente FKBP51 e FKBP52. Os 10 peptídeos longos de aminoácidos correspondentes ao Hsp90 extremo C-terminus estão ligados a contas aceitadoras. Co-acompanhantes de TPR com marca GST purificados interagem com contas doadoras ligadas à glutona. Quando a interação entre peptídeos derivados de Hsp90 e co-acompanhantes de TPR-motivos reúne as contas, um sinal amplificado é produzido(Figura 1A). Se as pequenas moléculas rastreadas puderem inibir as interações entre os co-acompanhantes de Hsp90 e TPR-motivo, esse sinal amplificado será diminuído(Figura 1B). Seu IC₅₀ pode ser calculado por medição quantitativa. Este protocolo pode ser estendido a qualquer acompanhante – TPR-motivo co-acompanhante interações de interesse e é de grande importância no desenvolvimento de novas moléculas, bloqueando especificamente a interação entre Hsp90 e FKBP51 ou FKBP52.

Figura 1: O princípio básico deste ensaio. (A) GST-FKBP51 purificado interage com contas doadoras ligadas à glutationa. Os 10 peptídeos longos de aminoácidos correspondentes ao extremo C-terminus de Hsp90 estão ligados a contas aceitadoras. A interação entre peptídeos derivados de Hsp90 e domínio TPR do FKBP51 aproxima o doador e o acceptor beads. A 680 nm, um fotoensibilizador na conta doadora ilumina e converte oxigênio em oxigênio único. A derivada de tiaxieno no projeto de garantia reage com o oxigênio singlet e gera chemiluminescence a 370 nm. Esta energia ativa ainda mais fluoroforos no mesmo projeto de conta aceitador para emitir luz a 520-620 nm. (B) Quando pequenas moléculas inibem as interações entre Hsp90 e FKBP51, o doador e as contas aceitadoras não podem alcançar a proximidade. Em seguida, o oxigênio singlet com decaimentos de curta duração, e nenhum sinal detectável é produzido. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.