Pro správné pochopení fyziologických procesů v buňce a případně jejich odchylek jsou molekulárně‑bio­logické analýzy nezbytným nástrojem využívaným v bio­medicínském výzkumu a také v klinické dia­gnostice. Existuje množství technik, které umožňují určit lokalizaci studovaných proteinů a jejich interakční aktivitu. Tyto přístupy využívají především interakce specificky se vážících molekul s cílovými proteiny (protilátky) nebo synteticky připravené rekombinantní proteiny (GFP fúzní protein; metody fluorescenčního/bio­luminiscenčního rezonančního přenosu energie). „Proximity ligation assay“ (PLA) in situ představuje novou techniku zobrazující proteiny na úrovni jednotlivých buněk a tkání s využitím reportérové molekuly DNA a DNA modifikujících procesů. Tato metoda umožňuje přímou vizualizaci proteinů, jejich hladiny, modifikace a interakce v jednotlivých fixovaných buňkách a tkáních. Sondy jsou tvořeny specifickými protilátkami s navázaným oligonukleotidem, který slouží jako reportérová molekula. Pokud dojde k navázání sond v těsné blízkosti, následuje vznik kružnicové DNA, jež slouží jako templát pro amplifikaci otáčivou kružnicí. Amplifikační reakce umožňuje vizualizaci sledované interakce. Ve srovnání s dostupnými molekulárně‑bio­logickými metodami vycházejícími z genového inženýrství, PLA in situ umožňuje studovat endogenní proteiny v jejich přirozených podmínkách, a může být tudíž použita pro studium klinického materiálu. PLA in situ je využitelná v jakékoliv výzkumné oblasti zaměřené na studium proteinových interakcí, jako je studium buněčných signálních drah, identifikace cílů farmakologicky účinných látek či v onkologické dia­gnostice.

To understand cellular processes and events responsible for their perturbations, proteomic analyses are needed in bio­medical research and clinical dia­gnostics. Several techniques based on specifically binding reagents (antibodies) or recombinant proteins (GFP fusion protein, methods of fluorescence/bio­luminescence resonance energy transfer) are generally used to study protein location and activity resulting from secondary modifications and interactions. The in situ proximity ligation assay represents a novel technique of in situ protein imaging using DNA as a reporter molecule and DNA amplification processes. This method enables direct visualization of single molecules, their levels, modifications and pattern of interactions in individual fixed cells and tissues. Proximity probes consist of specific antibody with attached oligonucleotides that are used as reporter molecules for identification of such events. Proximity probes guide the formation of a circular DNA strand when bound in close proximity. The DNA circle after that serves as a template for rolling‑circle amplification allowing the interaction to be visualized. Compared to available proteomic techniques benefiting from genetic engineering, in situ PLA enables study of endogenous proteins in their natural environment and thus can be used for clinical specimens. The areas of applicability where proximity ligation procedure can be used include any research field where protein interaction measurements are important, such as signal­ing pathway studies, monitoring of pharmacological treatment targets and oncological dia­gnostics. Key words: in situ PLA – protein interaction – protein detection methods – proximity ligation This work was supported by the European Regional Development Fund and the State Budget of the Czech Republic (RECAMO, CZ.1.05/2.1.00/03.0101) and by MH CZ – DRO (MMCI, 00209805) and BBMRI_CZ (LM2010004). The authors declare they have no potential conflicts of interest concerning drugs, products, or services used in the study. The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE “uniform requirements” for biomedical papers. Submitted: 31. 1. 2014 Accepted: 25. 3. 2014

Regionální centrum aplikované molekulární onkologie Masarykův onkologický ústav Brno

In situ proximity ligation assay for detection of proteins, their interactions and modifications