Homojen Boncuk Bazlı Test Kullanılarak Chaperone-Cochaperone Etkileşimleri Çalışmaları

Moleküler refakatçiler protein katlanması, taşınması ve bozulması da dahil olmak üzere protein homeostazlarına katkıda bulunur. Birkaç hücresel süreci düzenlerler ve kanser ve nörodejeneratif hastalıklar gibi çok sayıda hastalıkla bağlantılıdırlar¹. Isı şoku proteini 90 (Hsp90), işlevi ATP hidrolizi tarafından yönlendirilen konformasyonel değişikliklere ve yardımcı refakatçilerinin aracılık ettiği müşteri proteinleri ile bağlanmasına bağlı olan en önemli refakatçilerden biridir². Hsp90’ın terapötik hedef olarak bariz bir potansiyeline rağmen, işlevinin ince ayarını büyük bir zorluk temsil eder. Klinik çalışmalarda değerlendirilen N-terminal ATP bağlama bölgesini hedefleyen birkaç Hsp90 inhibitörü vardır, ancak hiçbiri pazarlama için onaylanmamıştır³. İyi tanımlanmış bir ligand bağlayıcı cep olmaması nedeniyle⁴, Hsp90’ın C terminali bölgesini hedeflemek sınırlı başarıya sahipti⁴. Son zamanlarda, Hsp90-cochaperone etkileşimlerinin küçük moleküller tarafından bozulması alternatif bir strateji olarak araştırılmıştır⁵. Hsp90-cochaperone etkileşimlerinin hedeflmesi genel hücre stres tepkisi oluşturmaz ve çeşitli hücre içi süreçleri özel olarak düzenleme olanağı sağlar. Hsp90’ın C-terminus’ında korunan MEEVD pentapeptid, eş refakatçilerin tetratrikopeptid tekrarı (TPR) motifi⁶ile etkileşimden sorumludur. İnsan protein veritabanında açıklamalı 736 TPR motif içeren proteinden~ 20 farklı protein bu peptit aracılığıyla Hsp90 ile etkileşime girer⁷. MEEVD peptit bağlama için yarışan moleküller, Hsp90 ve TPR alanı içeren yardımcı refakatçiler arasındaki etkileşimleri bozayar. Peptit bağlama bölgesi benzer üçüncül yapıya sahiptir, ancak farklı TPR motif alanları arasındaki genel homoloji nispeten düşüktür⁷Özellikle Hsp90 ve belirli TPR motifli yardımcı refakatçiler arasındaki etkileşimleri engelleyebilen molekülleri tanımlamak için bir fırsat sağlar. Bu TPR motifli yardımcı refakatçiler arasında, FK506 bağlayıcı protein (FKBP) 51 ve FKBP52 steroid hormon reseptör (SHR) sinyal düzenleyicileri ve kanser, strese bağlı hastalıklar, metabolik hastalıklar ve Alzheimer hastalığı dahil olmak üzere çeşitli steroid hormon bağımlı hastalıklara dahil⁸vardır. FKBP51 ve FKBP52% 80 sıra benzerliğini > paylaşsa da, işlevleri farklıdır: FKBP52 SHR aktivitesinin pozitif bir düzenleyicisidir, FKBP51 ise çoğu durumda negatif bir düzenleyicidir⁸. Bu nedenle, moleküllerin tanımlanması, özellikle Hsp90 ve FKBP51 veya FKBP52 arasındaki etkileşimleri bloke etmek, ilgili hastalıklar için umut verici bir terapötik potansiyel sağlar.

Mplified Luminescent Proximity Homogenous Assay (AlphaScreen) ilk olarak 1994 yılında Ullman EF ve ark.⁹tarafından geliştirilmiştir. Şimdi peptit 10 , protein¹¹, DNA 12 , RNA¹³ve şeker¹⁴gibi farklı biyolojik etkileşim türlerini tespit etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu teknikte iki çeşit boncuk (çap 200 nm), biri donör boncuk, diğeri kabul eden boncuk vardır. Biyomoleküller bu boncukların üzerine hareketsiz hale getirilir; biyolojik etkileşimleri donör ve alıcı boncukları yakınlığa getirir. 680 nm’de, donör boncuktaki bir ışığa duyarlılıklayıcı oksijeni aydınlatır ve tek oksijene dönüştürür. Tek oksijenin ömrü kısa olduğu için sadece 200 nm’ye kadar yayılabilir. Kabul eden boncuk yakınsa, tiyoksen türevi 370 nm’de tek oksijen üreten chemiluminescence ile reaksiyona gelir. Bu enerji, 520-620 nm^15’teışık yaymak için aynı kabul edici boncuktaki floroforları daha da aktive eder. Biyolojik etkileşimler bozulursa, alıcı boncuk ve donör boncuk yakınlığa ulaşamaz, bu da tek oksijen çürümesine ve düşük üretilen sinyale neden olur.

Burada, başta FKBP51 ve FKBP52 olmak üzere Hsp90 ve TPR yardımcı refakatçileri arasındaki etkileşimleri engelleyen küçük molekülleri taramak için bu tekniği kullanan bir protokol açıklıyoruz. Hsp90 aşırı C-terminusuna karşılık gelen 10 amino asit uzunluğunda peptit, kabul eden boncuklara bağlanır. Saflaştırılmış GST etiketli TPR yardımcı refakatçileri glutatyon bağlantılı donör boncuklarla etkileşime girer. Hsp90 türevi peptitler ve TPR motifli yardımcı refakatçiler arasındaki etkileşim boncukları bir araya getirdiğinde, güçlendirilmiş bir sinyal üretilir (Şekil 1A). Taranmış küçük moleküller Hsp90 ve TPR motifli yardımcı refakatçiler arasındaki etkileşimleri engelleyebilirse, bu güçlendirilmiş sinyal azaltılacaktır (Şekil 1B). IC_50’leri nicel ölçümle hesaplanabilir. Bu protokol herhangi bir refakatçiye genişletilebilir – TPR motifli ortak refakatçi etkileşimleri ilgi çekicidir ve özellikle Hsp90 ve FKBP51 veya FKBP52 arasındaki etkileşimi engelleyen yeni moleküllerin geliştirilmesinde büyük önem taşır.

Şekil 1: Bu tahlilin temel prensibi. (A) Saflaştırılmış GST-FKBP51 glutatyon bağlantılı donör boncuklarla etkileşime girer. Hsp90’ın aşırı C-terminusuna karşılık gelen 10 amino asit uzunluğundaki peptitler kabul eden boncuklara bağlanır. Hsp90 türevi peptitler ile FKBP51’in TPR etki alanı arasındaki etkileşim, donör ve alıcı boncukları yakınlığa getirir. 680 nm’de, donör boncuktaki bir ışığa duyarlılıklayıcı oksijeni aydınlatır ve tek oksijene dönüştürür. Kabul eden boncuk üzerindeki tiyoksin türevi singlet oksijen ile reaksiyona sokur ve 370 nm’de chemiluminescence üretir. Bu enerji, 520-620 nm’de ışık yaymak için aynı kabul edici boncuktaki floroforları daha da aktive eder. (B) Küçük moleküller Hsp90 ve FKBP51 arasındaki etkileşimleri engellediğinde, donör ve alıcı boncuklar yakınlığa ulaşamaz. Daha sonra kısa ömürlü tek oksijen bozunur ve tespit edilebilir bir sinyal üretilmez. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.