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Dimerización inducida químicamente

La dimerización inducida químicamente ( CID ) es un mecanismo biológico en el que dos proteínas se unen sólo en presencia de una determinada molécula pequeña, enzima u otro agente dimerizante. [1] Los sistemas CID modificados genéticamente se utilizan en la investigación biológica para controlar la localización de proteínas, manipular vías de señalización e inducir la activación de proteínas. [2]

Esquema de dimerización inducida químicamente. Dos proteínas que normalmente no interactúan (arriba) se unen en presencia de un agente dimerizante (abajo).

Historia

El primer sistema CID de molécula pequeña se desarrolló en 1993 y utilizó FK1012 , un derivado del fármaco tacrolimus (FK506), para inducir la homodimerización de FKBP . [2] Este sistema se utilizó in vivo para inducir la unión entre receptores de la superficie celular que no podían unirse de forma normal porque carecían del dominio transmembrana y extracelular. La adición de FK1012 a las células provocó la transducción de señales.

Sistemas de dimerización inducida químicamente.

Aplicaciones

CID se ha utilizado para diversas aplicaciones en la investigación biomédica. En la mayoría de las aplicaciones, cada proteína dimerizante se expresa como parte de una construcción de fusión con otras proteínas de interés. La adición del agente dimerizante químico acerca ambas construcciones e induce interacciones entre las proteínas de interés. CID se ha utilizado para regular y monitorear la transcripción de genes, la transducción de señales y las modificaciones postraduccionales en proteínas.

Recientemente, el CID también se ha utilizado para crear un componente básico de biocomputadoras , las puertas lógicas, a partir de células manipuladas genéticamente. [8] En esta solicitud, dos sistemas CID independientes, uno basado en proteínas vegetales y otro basado en proteínas bacterianas, se expresan en la misma célula. Se puede inducir la dimerización de cada conjunto de proteínas mediante la adición de una sustancia química separada. Al crear proteínas de fusión con las proteínas dimerizantes, proteínas unidas a membranas y proteínas que activan la agitación celular, se pueden crear una puerta AND y una puerta OR que toman agentes dimerizantes químicos como entradas y devuelven un estado erizado o tranquilo como salida.

Referencias

  1. ^ Kopytek SJ, Standaert RF, Dyer JC, Hu JC (mayo de 2000). "Dimerización inducida químicamente de la dihidrofolato reductasa por un dímero homobifuncional de metotrexato". Química y Biología . 7 (5): 313–21. doi : 10.1016/s1074-5521(00)00109-5 . PMID  10801470.
  2. ^ ab Fegan A, White B, Carlson JC, Wagner CR (junio de 2010). "Ensamblaje de proteínas controlado químicamente: técnicas y aplicaciones". Reseñas químicas . 110 (6): 3315–36. doi :10.1021/cr8002888. PMID  20353181.
  3. ^ Spencer DM, Wandless TJ, Schreiber SL, Crabtree GR (noviembre de 1993). "Control de la transducción de señales con ligandos sintéticos". Ciencia . 262 (5136): 1019–24. Código Bib : 1993 Ciencia... 262.1019S. doi : 10.1126/ciencia.7694365. PMID  7694365.
  4. ^ Ho SN, Biggar SR, Spencer DM, Schreiber SL, Crabtree GR (agosto de 1996). "Los ligandos diméricos definen un papel para los dominios de activación transcripcional en el reinicio". Naturaleza . 382 (6594): 822–6. Código Bib :1996Natur.382..822H. doi :10.1038/382822a0. PMID  8752278. S2CID  3145479.
  5. ^ Belshaw PJ, Ho SN, Crabtree GR, Schreiber SL (mayo de 1996). "Control de la asociación de proteínas y localización subcelular con un ligando sintético que induce la heterodimerización de proteínas". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 93 (10): 4604–7. Código bibliográfico : 1996PNAS...93.4604B. doi : 10.1073/pnas.93.10.4604 . PMC 39324 . PMID  8643450. 
  6. ^ Rivera VM, Clackson T, Natesan S, Pollock R, Amara JF, Keenan T, et al. (Septiembre de 1996). "Un sistema humanizado para el control farmacológico de la expresión génica". Medicina de la Naturaleza . 2 (9): 1028–32. doi :10.1038/nm0996-1028. PMID  8782462. S2CID  30469863.
  7. ^ Farrar MA, Alberol-Ila J, Perlmutter RM (septiembre de 1996). "Activación de la cascada de quinasa Raf-1 por dimerización inducida por cumermicina". Naturaleza . 383 (6596): 178–81. Código Bib :1996Natur.383..178F. doi :10.1038/383178a0. PMID  8774884. S2CID  4264147.
  8. ^ ab Miyamoto T, DeRose R, Suárez A, Ueno T, Chen M, Sun TP, et al. (Marzo de 2012). "Puerta lógica rápida y ortogonal con un sistema de dimerización inducida por giberelinas". Biología Química de la Naturaleza . 8 (5): 465–70. doi :10.1038/nchembio.922. PMC 3368803 . PMID  22446836. 
  9. ^ Liang FS, Ho WQ, Crabtree GR (marzo de 2011). "Ingeniería de la vía de estrés de las plantas ABA para la regulación de la proximidad inducida". Señalización científica . 4 (164): rs2. doi :10.1126/scisignal.2001449. PMC 3110149 . PMID  21406691. 
  10. ^ Ziegler MJ, Yserentant K, Middel V, Dunsing V, Gralak AJ, Pakari K, et al. (2020-04-09). "Una estrategia química para controlar las redes de proteínas in vivo". doi :10.1101/2020.04.08.031427. S2CID  215790898. {{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
  11. ^ Erhart D, Zimmermann M, Jacques O, Wittwer MB, Ernst B, Constable E, et al. (Abril 2013). "Desarrollo químico de heterodimerizadores de proteínas intracelulares". Química y Biología . 20 (4): 549–57. doi : 10.1016/j.chembiol.2013.03.010 . PMID  23601644.
  12. ^ Ballister ER, Aonbangkhen C, Mayo AM, Lampson MA, Chenoweth DM (noviembre de 2014). "Dimerización de proteínas localizada inducida por luz en células vivas utilizando un dimerizador fotoenjaulado". Comunicaciones de la naturaleza . 5 (5475): 5475. Código bibliográfico : 2014NatCo...5.5475B. doi : 10.1038/ncomms6475. PMC 4308733 . PMID  25400104. 
  13. ^ Hill ZB, Martinko AJ, Nguyen DP, Wells JA (febrero de 2018). "Dimerizadores inducidos químicamente a base de anticuerpos humanos para aplicaciones terapéuticas celulares". Biología Química de la Naturaleza . 14 (2): 112-117. doi :10.1038/NCHEMBIO.2529. PMC 6352901 . PMID  29200207. 
  14. ^ Lesne, Jean; Chang, Hung-Ju; De Visch, Angélique; Paloni, Mateo; Barthe, Philippe; Guichou, Jean-François; Mayonove, Paulina; Barducci, Alessandro; Labesse, Gilles; Bonnet, Jerome; Cohen-Gonsaud, Martín (12 de febrero de 2019). "Base estructural para la homodimerización inducida químicamente de un anticuerpo de dominio único". Informes científicos . 9 (1): 1840. Código bibliográfico : 2019NatSR...9.1840L. doi :10.1038/s41598-019-38752-y. ISSN  2045-2322. PMC 6372657 . PMID  30755682. S2CID  60441585. 
  15. ^ ab Scheller, Leo; Strittmatter, Tobías; Fuchs, David; Bójar, Daniel; Fussenegger, Martín (23 de abril de 2018). "Plataforma de sensor de moléculas extracelulares generalizada para programar el comportamiento celular". Biología Química de la Naturaleza . 14 (7): 723–729. doi :10.1038/s41589-018-0046-z. ISSN  1552-4469. PMID  29686358. S2CID  13821360.
  16. ^ Botón inferior, Sara; Joliot, Octava; Cakil, Zeyneb Vildán; El Hajji, Lina; Rakotoarison, Louise-Marie; Boncompain, Gaelle; Pérez, Franck; Gautier, Arnaud (2023). "Una tecnología de dimerización fluorogénica inducida químicamente para controlar, obtener imágenes y detectar la proximidad de proteínas". Métodos de la naturaleza . 20 (10): 1553-1562. doi :10.1038/s41592-023-01988-8. ISSN  1548-7105.