STUDIO FUNZIONALE DI UNA PROTEINA ATTRAVERSO LA SUA INTERAZIONE CON ALTRE PROTEINE - Cromatografia per affinità (saggio in vitro) (es: saggi pull-down) - Phage display (saggio in vivo) - Sistema del doppio ibrido di lievito (saggio in vivo)

Concetto di dominio proteico Un dominio può quindi essere definito come un’unità strutturale, con ripiegamenti tridimensionali, che costituisce una unità funzionale autonoma rispetto al resto della proteina, e di solito è evolutivamente conservata I domini proteici vengono di solito identificati e classificati rispetto alle loro caratteristiche strutturali, funzionali ed evolutive.

Cromatografia per affinità (saggio in vitro) Saggio di pull down Cromatografia per affinità (saggio in vitro) Una certa proteina (“esca”) viene immobilizzata su una matrice di supporto inerte di una colonna cromatografica nella quale viene fatto passare un lisato cellulare. In genere la proteina “esca” è fusa con un’altra proteina (attaccata alla matrice solida). Le proteine (prede) che interagiscono con l’esca sono trattenute nella colonna, le altre trascinate via. Successiva eluizione aumentando la concentrazione salina del tampone ESCA (Bait) Proteina di fusione (es: una certa proteina fusa con GST) PREDA (Prey) Proteina da individuare

CROMATOGRAFIA PER AFFINITA’ (saggio di pull-down) Produzione della “preda” “esca”

CROMATOGRAFIA PER AFFINITA’ (pull down) Tag = GST Colonna con Glutatione Una “esca” può catturare anche un complesso proteico Analisi della/e proteina: digestione proteolitica e spettrometria di massa

Phage-display “Esibizione” di proteine sulla superficie di un batteriofago filamentoso, es: M13 Fusione di un gene di una proteina di rivestimento del fago con l’intero gene (oppure con dominio proteico) di interesse Trasfezione in E. coli Espressione della proteina ibrida nel rivestimento del fago

COSTRUZIONE DI UNA LIBRERIA PER PHAGE DISPLAY Collezione di fagi ricombinanti ottenuti clonando i di cDNA ottenuti da tessuti diversi (librerie di espressione specifiche) Ogni fago esprime ed “esibisce” una proteina di interesse fusa con quella fagica La libreria conterrà fagi che espongono una grande varietà di proteine differenti

1: COSTRUZIONE DI UNA LIBRERIA DI PHAGE DISPLAY 2: ANALISI DI UNA LIBRERIA DI PHAGE DISPLAY

COSTRUZIONE DI UNA LIBRERIA DI PHAGE DISPLAY - Per vagliare una proteina di interesse: - immobilizzazione della proteina su particelle in una colonna - immobilizzazione della proteina in pozzetti di piastre da microtitolazione - Ogni fago esprime ed “esibisce” una proteina di interesse fusa con quella fagica Mettere a contatto una soluzione con l’intera libreria fagica Lavare Eluire il fago trattenuto con tampone a determinati pH o forza ionica Caratterizzare il fago trattenuto in seguito ad infezione batterica

Applicazioni del Phage display studio delle interazioni proteina-proteina studio dell’effetto funzionale di varianti amminoacidiche

SISTEMA DEL DOPPIO IBRIDO IN LIEVITO L’espressione genica in S. cerevisiae dipende da fattori di trascrizione con 2 domini. Dominio di legame al DNA (Binding Domain) o BD Dominio di attivazione della trascrizione (Activation Domain ) o AD Sostituzione dei fattori di trascrizione con proteine di fusione (ognuna costituita in parte da un dominio del fattore di trascrizione e in parte dalla proteina campione) Se si verifica interazione tra questa coppia di ibridi si ottiene l’espressione del gene bersaglio di lievito Ovvero: proteine che si legano fisicamente l’una all’altra vengono individuate grazie alla loro capacità di attivare la trascrizione di un gene indicatore

I due vettori ibridi derivanti dal 2 µ selezionati in E. coli, poi introdotti nella stessa cellula di lievito (difettivo per fattore trascrizione GAL4), oppure fusione di 2 ceppi aploidi lievito Utilizzato il fattore di trascrizione GAL4 (a monte di molti geni metabolismo galattosio). Il dominio BD si può legare al DNA ma la trascrizione inizia solo se viene portato AD nella giusta posizione Preda o

SISTEMA DEL DOPPIO IBRIDO IN LIEVITO Utilizzo del fattore di trascrizione di lievito GAL4, che legando il promotore di LacZ permette la trascrizione della β-galattosidasi. Se c’è interazione tra le due proteine GAL4 attiva entrambi i 2 domini e trascrive il gene LacZ. Se nel mezzo di coltura è presente X-Gal, la β-galattosidasi è in grado di scinderla e le colonie diventano blu. Interazione tra i 2 domini = fattore di trascrizione GAL4 attivo β-galattosidasi + X-Gal Prom Lacz Si cresce la colonia di lievito blu e si caratterizza il plasmide con inserito il DNA della proteina preda (o bersaglio)

Clone 1 ibrido inserito in cellule di lievito Clone 1 e clone 2 ibridi inseriti in cellule di lievito Screening di libreria di ricombinanti

SISTEMA DEL DOPPIO IBRIDO IN LIEVITO Genoteca di cellule di lievito che esprimono proteine ibride con BD esaminate per interazione con genoteca di proteine ibride con AD

Applicazioni: può rivelare un gran numero di interazioni che possono facilitare la decifrazione della funzione genica Possibilità di falsi positivi e negativi da verificare con altri metodi