Протеолипосомы как способ иммобилизации мембранных белков для SPR-анализа на примере взаимодействия CYP3A4 и CYB5A человека
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Аннотация
Микросомальные системы цитохромов P450 человека состоят из трёх компонентов, являющихся мембранными белками: гемопротеина цитохрома P450 (CYP), NADPH-зависимой цитохром Р450 редуктазы (CPR) и небольшого регуляторного гем-содержащего белка цитохрома b₅ (CYB5A). Важным направлением в изучении системы цитохромов Р450 является исследование межмолекулярных взаимодействий как с белками-партнёрами, так и с возможными прототипами лекарств. Одним из передовых подходов к изучению межмолекулярных взаимодействий является использование метода поверхностного плазмонного резонанса (SPR). При этом возникает проблема иммобилизации мембранных белков на оптический чип SPR-биосенсора. Для моделирования нативных условий важное значение имеет соблюдение правильной ориентации белковой глобулы в пространстве. Ранее нами был разработан метод, предполагающий прямую иммобилизацию нативных мембранных белков в планарную бислойную липидную мембрану на поверхности чипа биосенсора. Другим широко распространённым подходом для работы с мембранными белками является конструирование протеолипосом, содержащих мембранные белки. В данной работе нами на примере белковых партнёров CYP3A4 и CYB5A было проведено сравнение двух подходов создания протеолипосом для SPR-анализа межмолекулярных взаимодействий мембранных белков: встраивание мембранного белка в липосомы, насыщенные детергентом, и встраивание мембранного белка в формирующиеся протеолипосомы по механизму мицеллярной коалесценции. SPR-анализ показал взаимодействие CYP3A4 с протеолипосомами, полученными методом встраивания CYB5A в липосомы, насыщенные детергентом. Факт взаимодействия между CYP3A4 и полученными методом мицеллярной коалесценции протеолипосомами, содержащими CYB5A, зафиксировать не удалось. Полученные результаты показали, что встраивание мембранного белка в липосомы, насыщенные детергентом, является более предпочтительным методом для работы с SPR-биосенсором по сравнению с методом формирования протеолипосом мицеллярной коалесценцией. Приведенные подробные протоколы создания протеолипосом и SPR-анализа могут быть полезны широкому кругу исследователей.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Библиографические ссылки
- Krogh, A., Larsson, B., von Heijne, G., Sonnhammer, E.L. (2001) Predicting transmembrane protein topology with a hidden Markov model: application to complete genomes. J. Mol. Biol., 305(3), 567–580. DOI
- Liszewski, K. (2015) Dissecting the Structure of Membrane Proteins. Genetic Engineering & Biotechnology News, 35(17), 1, 14, 16–17. DOI
- Overington, J. P., Al-Lazikani, B., Hopkins, A. L. (2006) How many drug targets are there? Nat. Rev. Drug Discov., 5(12), 993–996. DOI
- Davydov, D. R. (2011) Microsomal monooxygenase as a multienzyme system: the role of P450-P450 interactions. Expert Opin. Drug Metab. Toxico.l, 7(5), 543–558. DOI
- Korošec, T., Ačimovič, J., Seliškar, M., Kocjan, D., Tacer, K.F., Rozman, D., Urleb, U. (2008) Novel cholesterol biosynthesis inhibitors targeting human lanosterol 14α-demethylase (CYP51). Bioorganic & Medicinal Chemistry, 16(1), 209–221. DOI
- Recalde-Gil, A.M., Klein-Júnior, L., Salton, J., Bordignon, S., Cechinel-Filho, V., Matté, C., Henriques, A. (2019) Aromatase (CYP19) inhibition by biflavonoids obtained from the branches of Garcinia gardneriana (Clusiaceae). Zeitschrift für Naturforschung C, 74(9–10), 279–282. DOI
- Attard, G., Reid, A.H.M., Olmos, D., de Bono, J.S. (2009) Antitumor activity with CYP17 blockade indicates that castration-resistant prostate cancer frequently remains hormone driven. Cancer Res., 69(12), 4937–4940. DOI
- Sligar, S.G., Denisov, I.G. (2021) Nanodiscs: A toolkit for membrane protein science. Protein Sci., 30(2), 297–315. DOI
- Kaluzhskiy, L.A., Ershov, P.V., Kurpedinov, K.S., Sonina, D.S., Yablokov, E.O., Shkel, T.V., Haidukevich, I.V., Sergeev, G.V., Usanov, S.A., Ivanov, A.S. (2019) SPR Analysis of Protein-Protein Interactions Involving Cytochromes P450 and Cytochrome b5 Integrated into Lipid Membrane. Biomeditsinskaya Khimiya, 65(5), 374–379. DOI
- Scalise, M., Pochini, L., Giangregorio, N., Tonazzi, A., Indiveri, C. (2013) Proteoliposomes as tool for assaying membrane transporter functions and interactions with xenobiotics. Pharmaceutics, 5(3), 472–497. DOI
- Rigaud, J.-L., Lévy, D. (2003) Reconstitution of Membrane Proteins into Liposomes. Methods in Enzymology, 372, 65–86. DOI
- Gilep, A.A., Guryev, O.L., Usanov, S A., Estabrook, R.W. (2001) Apo-cytochrome b5 as an indicator of changes in heme accessability: preliminary studies with cytochrome P450 3A4. J. Inorg. Biochem., 87(4), 237–244. DOI
- Sergeev, G.V., Gilep, A.A., Usanov, S.A. (2014) The role of cytochrome b5 structural domains in interaction with cytochromes P450. Biochemistry (Moscow), 79(5), 406–416. DOI
- Zhang, H., Gao, N., Liu, T., Fang, Y., Qi, B., Wen, Q., Zhou, J., Jia, L., Qiao, H. (2015) Effect of Cytochrome b5 Content on the Activity of Polymorphic CYP1A2, 2B6, and 2E1 in Human Liver Microsomes. PLoS One, 10(6), e0128547. DOI
- Lee, S.-J., Goldstein, J.A. (2012) Comparison of CYP3A4 and CYP3A5: The Effects of Cytochrome b5 and NADPH-cytochrome P450 Reductase on Testosterone Hydroxylation Activities. Drug Metabolism and Pharmacokinetics, 27(6), 663–667. DOI
- Verchère, A., Broutin, I., Picard, M. (2017) Reconstitution of Membrane Proteins in Liposomes. Methods Mol Biol, 1635, 259–282. DOI