Caracterización de complejos de proteínas de múltiples subunidades de MxA humano Usando no desnaturalizante en gel de poliacrilamida-electroforesis

La estructura cuaternaria de una proteína juega un papel crucial en muchos procesos celulares. Vías de señalización, la expresión del gen de la enzima, y la activación / desactivación de todos se basan en el correcto montaje de complejos de proteínas ^1-4. Este proceso también conocido como homo- o hetero-oligomerización se debe a covalente irreversible o interacciones proteína-proteína electrostáticas e hidrofóbicas reversibles. La oligomerización no sólo diversifica los diferentes procesos celulares sin aumentar el tamaño del genoma, sino que también proporciona una estrategia para las proteínas para construir complejos estables que son más resistentes a la desnaturalización y la degradación ^5. Los defectos en la oligomerización tienen un impacto en la función de las proteínas y pueden conducir al desarrollo de enfermedades. Por ejemplo, la enzima fenilalanina hidroxilasa forma un complejo tetrámero. Algunas mutaciones dentro del complejo de proteínas pueden debilitar la formación de tetrámeros y conducir a la enfermedad fenilcetonuria ^6.

<p class = "jove_content"> La proteína MxA humano es un interferón (IFN) inducida por proteína efectora antiviral ejerciendo una amplia actividad antiviral contra diversos RNA, así como los virus de ADN ^7. Pertenece a la superfamilia de GTPasas grandes dynamin-como y tiene la capacidad de formar grandes estructuras oligoméricas in vitro ^8. La oligomerización se ha sugerido para proteger MxA de degradación rápida ^9,10. A pesar de intensos esfuerzos de muchos grupos de investigación, el mecanismo molecular de acción sigue siendo difícil de alcanzar en gran medida y el papel del estado de oligomerización de MxA para su función antiviral es objeto de debate ^9,11,12. En este sentido, Gao y colaboradores propusieron un modelo en el que MxA ejerce su actividad antiviral mediante la interacción con nucleoproteínas virales en forma de grandes estructuras oligoméricas de anillo ^11. Sin embargo, más recientemente, hemos demostrado que los dímeros MXa exhiben actividad antiviral e interactuar con la nucleoproteína del virus de influenza A ^12. segundoobre la base de la estructura cristalina de MxA, Gao y colaboradores identificaron varios residuos de aminoácidos en las regiones de interfaz que son críticos para su oligomerización in vitro y su función antiviral ^11,13. Por lo tanto, con el fin de dilucidar el cual oligomérica estado de MxA ejerce una actividad antiviral, hemos tratado de establecer un protocolo sencillo para determinar rápidamente el estado oligmeric de mutantes de interfaz MXa expresadas en las células humanas, así como endógenas MxA expresó después de la estimulación IFN.

Aunque hay muchas técnicas que se utilizan comúnmente para investigar la interacción entre las proteínas tales como la proteína de split-verde fluorescente (split-GFP) ensayo de complementación ^14, la resonancia de plasmón de superficie ¹⁵ y Förster de transferencia de energía de resonancia (FRET) ^16, que no proporcionan la información de la estequiometría exacta de un complejo de proteínas oligoméricas. Para la investigación de este aspecto particular, las técnicas tales comodispersión de luz multiángulo (MALS) ¹⁷ y ^{18 de} ultracentrifugación analítica son muy útiles. Por lo general, las proteínas analizadas usando estos métodos son proteínas purificadas. procesos de oligomerización también pueden depender de otros factores celulares. Si estos factores son desconocidos, el análisis es más difícil. Además, algunas proteínas son difíciles de expresar en E. coli y de purificar. Por lo tanto, estos métodos no son la elección óptima para analizar la oligomerización de proteínas en el medio ambiente celular. Además, estas técnicas requieren instrumentos caros que no son fácilmente disponibles.

La no electroforesis en gel desnaturalizante de poliacrilamida (PAGE), cromatografía de exclusión por tamaño o reticulación química seguido de dodecil sulfato de sodio convencional -PAGE (SDS) son herramientas útiles para la caracterización de la formación de oligómeros a partir de lisados de células ^2,19,20. Estos métodos no requieren equipo especializado y pueden ser fácilmente performed en un laboratorio estándar. Inicialmente se evaluaron varios protocolos de reticulación químicos que invariantly llevaron a la agregación y precipitación de MxA no específica. Por lo tanto, próximo a prueba los protocolos PAGE no desnaturalizante. Como PAGE no desnaturalizante excluye el uso de SDS, la migración de las proteínas depende de su carga nativo. PÁGINA Blue-nativo utiliza Coomassie G250 azul brillante para cargar las proteínas con una carga global negativa, similar a SDS, pero no desnaturaliza la proteína ^21. Desafortunadamente, Coomassie precipitados azules brillantes de la presencia de niveles altos de sales y cationes divalentes (por ejemplo, Mg ²⁺⁾ que a menudo se incluyen en tampones de lisis. Dependiendo de los tampones usados, puede ser difícil de analizar la muestra sin una mayor optimización de pasos que podrían tener un efecto en el complejo de proteína oligomérica.

Aquí se presenta un protocolo simple basado en un método previamente publicado ²² para determinar oligomerización deMxA proteína humana derivada de lisados ​​celulares usando PAGE no desnaturalizante.