El bacteriófago de ARN monocatenario MS2 tiene una proteína de la cubierta (proteína de la cubierta MS2) que interactúa muy fuertemente con una horquilla de ARN en el genoma del fago. La afinidad de esa interacción es aproximadamente 1-5 nM (Johansson et al., PNAS 1998), mucho más débil que la biotina / avidina, pero lo suficientemente fuerte como para encontrar una única copia de ARN en una bacteria (regla general: 1 molécula en E .coli tiene una concentración de 1 nM).
La proteína de la cubierta MS2 y sus parientes de otros fagos se usan comúnmente para etiquetar ARN en células vivas. Este es un gran ejemplo del trabajo de mis amigos Jacques Bothma y Hernán García: etiquetar la transcripción dentro del embrión de una mosca de la fruta para ver cómo se forman los patrones durante el desarrollo (Bothma & Garcia et al., PNAS 2014). En la imagen siguiente, los núcleos verdes están transcribiendo el regulador transcripcional Eve (“incluso omitido”).
Un par clásico de alta afinidad que también se ha utilizado en la formación de imágenes es la unión del represor Lac (LacI) a su secuencia de operador (LacO). Esta interacción tiene una KD de ~ 50 fM (BNID 106932). En la imagen a continuación, se está usando para observar la segregación de dos plásmidos en E. coli (Gordon et al., Cell 1997).
El ADN de formación de imágenes de trabajo más reciente se ha centrado en la interacción estrecha y específica entre el complejo de ARN guía Cas9 y su diana de ADN. La actividad nucleasa de Cas9 puede eliminarse realizando mutaciones en los dos sitios activos de nucleasa en la proteína y el mutante Cas9 (dCas9) aún se unirá al ADN diana pero no lo romperá. Recientemente se ha demostrado que una serie de métodos para etiquetar fluorescentemente Cas9 (que incluye la dirección de MS2 GFP para derivar bucles en el ARN guía) puede etiquetar al ADN de manera confiable de manera programable. A continuación se muestra una imagen de Chen et al., Cell 2013, donde los genes humanos se etiquetan utilizando esta estrategia.
Otro ámbito muy interesante de la interacción por pares es la interacción * condicional * por pares, es decir, moléculas que interactúan fuertemente solo si se cumple alguna condición. Un gran ejemplo de este fenómeno es la dimerización inducible por la luz del par de proteínas Phy-PIF de la planta modelo arabidopsis. Aquí hay una propaganda de Toetchetter et al, Methods in Enzymology 2011:
El sistema Phy-PIF aprovecha una interacción de unión controlable por luz entre dos componentes genéticamente codificados: un fragmento de fitocromo B de Arabidopsis thaliana , denominado aquí Phy; y un fragmento de factor de interacción fitocromo 6, al que se hace referencia aquí como PIF. Phy se vuelve sensible a la luz después de la conjugación con el cromóforo de molécula pequeña permeable a la membrana, phycocyanobilin (PCB). La exposición a 650 nm induce la asociación de PIF y Phy, mientras que la exposición a 750 nm de luz induce la disociación de PIF de Phy. Phy puede cambiarse de forma reversible entre los estados que interactúan con PIF y los que no interactúan utilizando la luz en cuestión de segundos, y la conmutación se puede realizar durante cientos de ciclos sin toxicidad para la célula o cualquier degradación medible del rendimiento del sistema
Esta interacción permite a los investigadores forzar la interacción de ciertas proteínas al juntarlas de una manera inducible por la luz o evitar que interactúen separándolas. En la figura a continuación, Toetchetter et al. (Cell 2013) utilizan la interacción Phy-PIF para reclutar la proteína SOS a la membrana de una manera activable por la luz, activando así la vía RAS y finalmente conduciendo al movimiento del modulador transcripcional Erk del citosol al núcleo.
