mini|Schema der chemisch induzierten Dimerisierung, bei der zwei Makromoleküle nur in Anwesenheit des Induktors interagieren. Die chemisch induzierte Dimerisierung (, CID) ist ein biochemischer Vorgang, bei dem eine Dimerisierung von zwei Makromolekülen nur in Anwesenheit eines kleinen Moleküls, eines Enzyms oder eines anderen Dimerisierungsinduktors erfolgt.
Eigenschaften Chemisch induzierte Dimerisierungen bestehen aus drei Komponenten, den beiden aneinander zu bindenden Makromolekülen (meist Proteine) und dem Dimerisierungsinduktor. Die Bindung an einander erfolgt erst in Anwesenheit des Dimerisierungsinduktors. CID treten natürlich z. B. bei einigen Kernrezeptoren auf. Daneben wurden durch Proteindesign verschiedene rekombinante, selektiv induzierbare Dimerisierungssysteme entwickelt.A. Fegan, B. White, J. C. Carlson, C. R. Wagner: Chemically controlled protein assembly: techniques and applications. In: Chemical Reviews. Band 110, Nummer 6, Juni 2010, S. 3315–3336, . doi:10.1021/cr8002888. PMID 20353181. Als Dimerisierungsinduktor wird z. B. Rapamycin (Synonym Sirolimus), FK506 (Synonym Tacrolimus) oder ein synthetischer Ligand wie AP20187 verwendet.N. Kacherovsky, M. A. Harkey, C. A. Blau, C. M. Giachelli, S. H. Pun: Combination of Sleeping Beauty transposition and chemically induced dimerization selection for robust production of engineered cells. In: Nucleic acids research. Band 40, Nummer 11, Juni 2012, S. e85, . doi:10.1093/nar/gks213. PMID 22402491. . Die beiden dimerisierenden Proteine werden meist als Fusionsproteine mit den zu untersuchenden Proteinen eingesetzt.
Anwendungen Durch die CID können Protein-Protein-Interaktionen mit geringer unspezifischer Bindung und zeitlicher Steuerbarkeit eingeleitet werden. Sie werden z. B. zur Veränderung der Signaltransduktion in einer Zelle, zur Veränderung der Lokalisation,M. Skwarczynska, M. Molzan, C. Ottmann: Activation of NF-kappaB signalling by fusicoccin-induced dimerization. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 110, Nummer 5, Januar 2013, S. E377–E386, . doi:10.1073/pnas.1212990110. PMID 23269842. . zur Aktivierung von Proteinen,S. J. Kopytek, R. F. Standaert, J. C. Dyer, J. C. Hu: Chemically induced dimerization of dihydrofolate reductase by a homobifunctional dimer of methotrexate. In: Chemistry & biology. Band 7, Nummer 5, Mai 2000, S. 313–321, . PMID 10801470. und zur Erzeugung von induzierbaren Proteinkomplexen verwendet.B. R. White, Q. Li, C. R. Wagner: Chemically induced self-assembly of enzyme nanorings. In: Methods in Molecular Biology. Band 743, 2011, S. 17–26, . . PMID 21553179. Die Verwendung von CID als logische Gatter beim Biocomputing wird untersucht.T. Miyamoto, R. DeRose, A. Suarez, T. Ueno, M. Chen, T. P. Sun, M. J. Wolfgang, C. Mukherjee, D. J. Meyers, T. Inoue: Rapid and orthogonal logic gating with a gibberellin-induced dimerization system. In: Nature chemical biology. Band 8, Nummer 5, Mai 2012, S. 465–470, . doi:10.1038/nchembio.922. PMID 22446836. .
Chemisch induzierte Dimerisierungssysteme Zielproteine Dimerisierungsinduktor QuelleFKBPFKBPFK1012D. M. Spencer, T. J. Wandless, S. L. Schreiber, G. R. Crabtree: Controlling signal transduction with synthetic ligands. In: Science. Band 262, Nummer 5136, November 1993, , S. 1019–1024, doi:10.1126/science.7694365, PMID 7694365.FKBPCalcineurin A (CNA)FK506S. N. Ho, S. R. Biggar, D. M. Spencer, S. L. Schreiber, G. R. Crabtree: Dimeric ligands define a role for transcriptional activation domains in reinitiation. In: Nature. Band 382, Nummer 6594, August 1996, , S. 822–826, doi:10.1038/382822a0. PMID 8752278.FKBPCyP-FasFKCsAP. J. Belshaw, S. N. Ho, G. R. Crabtree, S. L. Schreiber: Controlling protein association and subcellular localization with a synthetic ligand that induces heterodimerization of proteins. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 93, Nummer 10, Mai 1996, , S. 4604–4607, doi:10.1073/pnas.93.10.4604, PMID 8643450, .FKBPFRB-Domäne des mTORRapamycinV. M. Rivera, T. Clackson, S. Natesan, R. Pollock, J. F. Amara, T. Keenan, S. R. Magari, T. Phillips, N. L. Courage, F. Cerasoli, D. A. Holt, M. Gilman: A humanized system for pharmacologic control of gene expression. In: Nature medicine. Band 2, Nummer 9, September 1996, , S. 1028–1032, doi:10.1038/nm0996-1028, PMID 8782462.GyrBGyrBCoumermycinM. A. Farrar, J. Alberol-Ila, R. M. Perlmutter: Activation of the Raf-1 kinase cascade by coumermycin-induced dimerization. In: Nature. Band 383, Nummer 6596, September 1996, , S. 178–181, doi:10.1038/383178a0. PMID 8774884.GAIGID1GibberellinT. Miyamoto, R. DeRose, A. Suarez, T. Ueno, M. Chen, T. P. Sun, M. J. Wolfgang, C. Mukherjee, D. J. Meyers, T. Inoue: Rapid and orthogonal logic gating with a gibberellin-induced dimerization system. In: Nature chemical biology. Band 8, Nummer 5, Mai 2012, , S. 465–470, doi:10.1038/nchembio.922. PMID 22446836, .ABIPYLAbscisinsäureABIPYRMandiMandipropamidSnap-TagHaloTagHaXSD. Erhart, M. Zimmermann, O. Jacques, M. B. Wittwer, B. Ernst, E. Constable, M. Zvelebil, F. Beaufils, M. P. Wymann: Chemical development of intracellular protein heterodimerizers. In: Chemistry & biology. Band 20, Nummer 4, April 2013, , S. 549–557, doi:10.1016/j.chembiol.2013.03.010. PMID 23601644.14-3-3PMA2Fusicoccin
Geschichte Das erste künstliche CID-System wurde 1993 von Spencer et al. entwickelt. Als Dimerisierungsinduktor wurde ein Derivat des FK506, FK1012, verwendet.
Literatur T. Clackson: Dissecting the functions of proteins and pathways using chemically induced dimerization. In: Chemical biology & drug design. Band 67, Nummer 6, Juni 2006, S. 440–442, . doi:10.1111/j.1747-0285.2006.00403.x. PMID 16882320.
Einzelnachweise
Kategorie:Biochemisches Nachweisverfahren Kategorie:Protein-Methode