stringtranslate.com

Dimerización inducida químicamente

La dimerización inducida químicamente ( CID ) es un mecanismo biológico en el que dos proteínas se unen solo 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 las vías de señalización e inducir la activación de proteínas. [2]

Esquema de la 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 moléculas pequeñas 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 la 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

La dimerización por cromatografía de dimerización se ha utilizado en diversas aplicaciones de 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 y provoca interacciones entre las proteínas de interés. La dimerización por cromatografía de dimerización se ha utilizado para regular y controlar la transcripción génica, la transducción de señales y las modificaciones postraduccionales en proteínas.

Recientemente, CID también se ha utilizado para crear un componente básico de biocomputadoras , puertas lógicas, a partir de células manipuladas genéticamente. [8] En esta aplicación, dos sistemas CID independientes, uno basado en proteínas vegetales y otro basado en proteínas bacterianas se expresan en la misma célula. Cada conjunto de proteínas puede ser inducido a dimerizarse mediante la adición de un químico separado. Al crear proteínas de fusión con las proteínas dimerizantes, proteínas unidas a la membrana y proteínas que activan el rizado celular, se puede crear una puerta AND y una puerta OR que toman agentes dimerizantes químicos como entradas y devuelven un estado rizado o no rizado 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". Chemical Reviews . 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". Science . 262 (5136): 1019–24. Bibcode :1993Sci...262.1019S. doi :10.1126/science.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 la reiniciación". Nature . 382 (6594): 822–6. Bibcode :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 la 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. Bibcode :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". Nature Medicine . 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 la quinasa Raf-1 mediante dimerización inducida por cumermicina". Nature . 383 (6596): 178–81. Bibcode :1996Natur.383..178F. doi :10.1038/383178a0. PMID  8774884. S2CID  4264147.
  8. ^ ab Miyamoto T, DeRose R, Suarez A, Ueno T, Chen M, Sun TP, et al. (marzo de 2012). "Control lógico rápido y ortogonal con un sistema de dimerización inducido por giberelinas". Nature Chemical Biology . 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 la planta ABA para la regulación de la proximidad inducida". Science Signaling . 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}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
  11. ^ Erhart D, Zimmermann M, Jacques O, Wittwer MB, Ernst B, Constable E, et al. (abril de 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 inducida por luz localizada en células vivas utilizando un dimerizador fotoenjaulado". Nature Communications . 5 (5475): 5475. Bibcode :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 basados ​​en anticuerpos humanos para aplicaciones terapéuticas celulares". Nature Chemical Biology . 14 (2): 112–117. doi :10.1038/NCHEMBIO.2529. PMC 6352901 . PMID  29200207. 
  14. ^ Lesne, Jean; Chang, Hung-Ju; De Visch, Angelique; Paloni, Matteo; Barthe, Philippe; Guichou, Jean-François; Mayonove, Pauline; Barducci, Alessandro; Labesse, Gilles; Bonnet, Jerome; Cohen-Gonsaud, Martin (12 de febrero de 2019). "Base estructural para la homodimerización inducida químicamente de un anticuerpo de dominio único". Scientific Reports . 9 (1): 1840. Bibcode :2019NatSR...9.1840L. doi :10.1038/s41598-019-38752-y. ISSN  2045-2322. PMC 6372657 . PMID  30755682. S2CID  60441585. 
  15. ^ ab Scheller, Leo; Strittmatter, Tobias; Fuchs, David; Bojar, Daniel; Fussenegger, Martin (23 de abril de 2018). "Plataforma de sensores de moléculas extracelulares generalizada para programar el comportamiento celular". Nature Chemical Biology . 14 (7): 723–729. doi :10.1038/s41589-018-0046-z. ISSN  1552-4469. PMID  29686358. S2CID  13821360.
  16. ^ Bottone, Sara; Joliot, Octave; Cakil, Zeyneb Vildan; El Hajji, Lina; Rakotoarison, Louise-Marie; Boncompain, Gaelle; Perez, Franck; Gautier, Arnaud (2023). "Una tecnología de dimerización inducida químicamente fluorogénica para controlar, obtener imágenes y detectar la proximidad de proteínas". Nature Methods . 20 (10): 1553–1562. doi :10.1038/s41592-023-01988-8. ISSN  1548-7105.