Monitorando o conjunto eIF4F medindo a interação eIF4E-eIF4G em células vivas
Summary
Aqui, apresentamos um protocolo para medir a interação eIF4E-eIF4G em células vivas que permitiria ao usuário avaliar a perturbação induzida por drogas da dinâmica complexa eIF4F em formatos de triagem.
Abstract
A formação do complexo eIF4F tem se mostrado o nó fundamental a jusante para a convergência de vias de sinalização que muitas vezes sofrem ativação oncogênica em humanos. O eIF4F é um complexo de vinculação de tampas envolvido na fase de recrutamento mRNA-ribossomo de iniciação de tradução. Em muitos modelos celulares e pré-clínicos de cânceres, a desregulamentação do eIF4F leva ao aumento da tradução de subconjuntos específicos de mRNA que estão envolvidos na proliferação e sobrevivência do câncer. eIF4F é um complexo hetero-trimérico construído a partir da subunidade de ligação de tampa eIF4E, do eIF4A helicase e da subunidade de andaimes eIF4G. Fundamental para a montagem de complexos eIF4F ativos é a interação proteína-proteína entre proteínas eIF4E e eIF4G. Neste artigo, descrevemos um protocolo para medir o conjunto eIF4F que monitora o status da interação eIF4E-eIF4G em células vivas. O ensaio de interação proteína-proteína baseado em células eIF4e:4G também permite que as alterações induzidas por medicamentos na integridade complexa eIF4F sejam avaliadas com precisão e confiabilidade. Prevemos que este método possa ser aplicado para verificar a atividade de compostos disponíveis comercialmente ou para uma triagem adicional de novos compostos ou modalidades que interrompam eficientemente a formação do complexo eIF4F.
Introduction
O controle da expressão genética desempenha um papel fundamental na correta execução de programas celulares, como a proliferação do crescimento e a diferenciação. Um mecanismo de controle regulatório pode ser exercido tanto no nível da transcrição genética quanto no nível da tradução mRNA. Na última década, tornou-se cada vez mais evidente que o controle translacional pela modulação do processo de iniciação em vez das etapas posteriores de alongamento e término pode regular finamente a síntese de subconjuntos específicos de proteínas que desempenham uma ampla gama de funções biológicas.
O aumento da tradução das mRNAs envolvidas na sobrevivência, respostas anti-autofágicas e anti-apoptóticas foram implicadas em vários cânceres e também foram causadores mente ligadas à ativação aberrante ou à expressão dos fatores de iniciação da tradução1.
O complexo eIF4F é um regulador mestre da iniciação da tradução. Ao vincular a estrutura da tampa no final de 5′ dos mRNAs, o eIF4F está impulsionando o recrutamento inicial mRNA-ribossomo e, por sua vez, aumentando a eficiência de tradução mRNA de mRNAs eucarióticas mal traduzidas2. A tradução mediada eIF4F de mRNAs relacionadas ao câncer tem sido relatada para muitos modelos de câncer que abrigam ativação aberrante de vias RAS/MAPK ou AKT/TOR, sugerindo que as células cancerígenas reregulam o eIF4F para impulsionar sua própria atividade pró-neoplásica. A interrupção deste loop de avanço alimentar inibindo a formação complexa eIF4F é, portanto, uma estratégia terapêutica muito promissora3,4.
O complexo eIF4F consiste em (i) eIF4E, a subunidade de ligação de tampa do eIF4F que interage com a estrutura da tampa encontrada no UTR de 5′ de mRNA, (ii) eIF4A, o RNA helicase e (iii) eIF4G, a proteína do andaime que interage com o eIF4A e o eIF4E e que eventualmente recruta a subunidade ribossômica 40S5. a associação eIF4G com o eIF4E é o passo limitante de taxas para a montagem de complexos funcionais eIF4F e é regulada negativamente pelas proteínas de ligação eIF4E (4EBPs, membros 1, 2 e 3))6. Competindo com a vinculação eIF4G ao eIF4E através de uma interface que consiste em sequências de ligação eIF4E canônicas e canônicas7,8,9 (região que abrange aa 604-646 em eIF4E humano), o 4EBP reduz o pool de eIF4E ativamente envolvido na tradução e prevenção da formação do complexo eIF4F. A interação entre proteínas e proteínas é regulada principalmente pelo alvo mamífero da fosforilação mediada pela rapamicina (mTOR) de 4EBP. Após estímulos mitogênicos, o mTOR fosforila diretamente os membros da família de proteínas 4E-BP, diminuindo sua associação com o eIF4E e, assim, promovendo a interação eIF4E-eIF4G e a formação de complexos funcionais eIF4F10.
Apesar do grande esforço no desenvolvimento de compostos voltados para a integridade complexa eIF4F, a falta de ensaios que medem a interrupção direta da interação eIF4E-eIF4G em células vivas limitou a busca por compostos ativos celulares. Aplicamos um ensaio de luciferase baseado em um analógico coelenterazina (por exemplo, ensaio de complementação baseado em nanoluc) para monitorar em tempo real o status da integridade eIF4F através da interação eIF4E-eIF4G. O sistema de proteína de complementação da luciferase consiste em um fragmento de proteína de 18 kDa (SubA) e 11 fragmentos de peptídeos de aminoácidos (SubB) otimizados para auto-associação mínima e estabilidade11. Uma vez expressos como um produto de fusão com o eIF4E de comprimento total humano e o domínio de interação eIF4E do eiF4G1 humano (aa 604-646), as duas proteínas interativas trarão o fragmento SubA e SubB para uma proximidade entre si e induzirão a formação da luciferase ativa que, na presença de um substrato permeável celular, eventualmente gerará um sinal luminoso brilhante (Figura 1). Reportamos em outros lugares a construção e validação do sistema de complementação eIF4E:eIF4G604-646 16.
Aqui, descrevemos como o sistema de complementação eIF4E:eIF4G604-646 (disponível mediante solicitação) pode ser aplicado para medir com precisão a interrupção eIF4E-eIF4G mediada em células vivas. Além disso, demonstramos sua utilidade medindo os efeitos de vários inibidores de mTOR que estão atualmente sob testes clínicos como potenciais medicamentos terapêuticos de câncer12. Como os efeitos fora do alvo muitas vezes mascaram atividade específica de drogas, também descrevemos como a versatilidade da medição do sistema eIF4E:eIF4G604-646 pode ser estendida com medições ortogonais de viabilidade celular para levar isso em conta.
Protocol
Representative Results
Discussion
O método descrito neste artigo utiliza um ensaio de complementação baseado em luciferase para monitorar quantitativamente o conjunto complexo eIF4F através da medição direta da interação eIF4G-eIF4E em células vivas. Fornecemos detalhes para o uso do sistema de complementação eIF4E-eIF4G e também mostramos que o sistema é extremamente preciso na medição da dissociação mediada por medicamentos 4EBP1 da interação eIF4E-eIF4G16. Para facilitar o throughput deste ensaio, a configura…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado pelo orçamento central do p53lab (BMSI, A*STAR) e da concessão VIP JCO (A*STAR).
Materials
| 293FT cells | Thermo Fisher Scientific | R70007 | |
| Cell culture microplate 96 well, F-Bottom | greiner bio-one | 655083 | |
| Cell titer Glo 2.0 | PROMEGA | G9241 | |
| Envision Multilabel Reader | PerkinElmer | not applcable | |
| Finnpipette F2 Multichannel Pipettes 12-channels 30-300 ml | Thermo Fisher Scientific | 4662070 | |
| Finnpipette F2 Multichannel Pipettes 12-channels 5-50 ml | Thermo Fisher Scientific | 4662050 | |
| FUGENE6 | PROMEGA | E2692 | |
| Lipofectamine 3000 | Thermo Fisher Scientific | L3000015 | |
| NanoBiT PPI Starter Systems | PROMEGA | N2014 | |
| Optimem I Reduced Serum Mediun, no phenol red | Thermo Fisher Scientific | 11058021 | |
| Orbital shaker | Eppendorf | not appicable | |
| γ-Aminophenyl-m7GTP (C10-spacer)-Agarose | Jena Bioscience | AC-155S |
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