Bone morphogenetic proteins (BMP) are an important family of growth factors playing a role in a large number of physiological and pathological processes, including bone homeostasis, tissue regeneration and cancers. In vivo, BMPs bind successively to both BMP receptors (BMPR) of type I and type II, and a promiscuity has been reported. In this study, we used bio-layer interferometry to perform parallel real-time biosensing and to deduce the kinetic parameters (ka, kd) and the equilibrium constant (KD) for a large range of BMPs/BMPR combinations in similar experimental conditions. We selected four members of the BMP family (BMP-2, 4, 7, 9) known for their physiological relevance and studied their interactions with five type-I BMP receptors (ALK1, 2, 3, 5, 6) and three type-II BMP receptors (BMPR-II, ACTR-IIA, ACTR-IIB). We reveal that BMP-2 and BMP-4 behave differently, especially regarding their kinetic interactions and affinities with the type-II BMPR. We found that BMP-7 has a higher affinity for ACTR-IIA and a tenfold lower affinity with the type-I receptors. While BMP-9 has a high and similar affinity for all type-II receptors, it can interact with ALK5 and ALK2, in addition to ALK1. Interestingly, we also found that all BMPs can interact with ALK5. The interaction between BMPs and both type-I and type II receptors immobilized on the same surface did not reveal further cooperativity. Our work provides a synthetic view of the interactions of these BMPs with their receptors and paves the way for future studies on their cell-type and receptor specific signaling pathways.

中文翻译：

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使用生物层干涉仪对BMP / BMP受体相互作用进行高通量测量

骨形态发生蛋白（BMP）是重要的生长因子家族，在包括骨骼稳态，组织再生和癌症在内的许多生理和病理过程中起作用。在体内，BMPs依次与I型和II型BMP受体（BMPR）结合，并且已经报道了滥交。在这项研究中，我们使用生物层干涉仪进行并行实时生物传感，并推导了在类似实验条件下，大范围BMP / BMPR组合的动力学参数（ka，kd）和平衡常数（KD）。我们选择了以生理相关性闻名的BMP家族的四个成员（BMP-2、4、7、9），并研究了它们与五个I型BMP受体（ALK1、2、3、5、6）和三个I型BMP受体的相互作用。 II BMP受体（BMPR-II，ACTR-IIA，ACTR-IIB）。我们揭示出BMP-2和BMP-4的行为不同，尤其是它们与II型BMPR的动力学相互作用和亲和力。我们发现BMP-7对ACTR-IIA的亲和力较高，与I型受体的亲和力低十倍。尽管BMP-9对所有II型受体具有很高且相似的亲和力，但除了ALK1之外，它还可以与ALK5和ALK2相互作用。有趣的是，我们还发现所有BMP均可与ALK5相互作用。BMP与固定在同一表面上的I型和II型受体之间的相互作用未显示进一步的协同作用。我们的工作为这些BMP与受体之间的相互作用提供了一个综合的观点，并为今后对其细胞类型和受体特异性信号通路的研究铺平了道路。特别是关于它们与II型BMPR的动力学相互作用和亲和力。我们发现BMP-7对ACTR-IIA的亲和力较高，与I型受体的亲和力低十倍。尽管BMP-9对所有II型受体具有很高且相似的亲和力，但除了ALK1之外，它还可以与ALK5和ALK2相互作用。有趣的是，我们还发现所有BMP均可与ALK5相互作用。BMP与固定在同一表面上的I型和II型受体之间的相互作用未显示进一步的协同作用。我们的工作为这些BMP与受体之间的相互作用提供了一个综合的观点，并为今后对其细胞类型和受体特异性信号通路的研究铺平了道路。特别是关于它们与II型BMPR的动力学相互作用和亲和力。我们发现BMP-7对ACTR-IIA的亲和力较高，与I型受体的亲和力低十倍。尽管BMP-9对所有II型受体具有很高且相似的亲和力，但除了ALK1之外，它还可以与ALK5和ALK2相互作用。有趣的是，我们还发现所有BMP均可与ALK5相互作用。BMP与固定在同一表面上的I型和II型受体之间的相互作用未显示进一步的协同作用。我们的工作为这些BMP与受体之间的相互作用提供了一个综合的观点，并为今后对其细胞类型和受体特异性信号通路的研究铺平了道路。尽管BMP-9对所有II型受体具有很高且相似的亲和力，但除了ALK1之外，它还可以与ALK5和ALK2相互作用。有趣的是，我们还发现所有BMP均可与ALK5相互作用。BMP与固定在同一表面上的I型和II型受体之间的相互作用未显示进一步的协同作用。我们的工作为这些BMP与受体之间的相互作用提供了一个综合的观点，并为今后对其细胞类型和受体特异性信号通路的研究铺平了道路。尽管BMP-9对所有II型受体具有很高且相似的亲和力，但除了ALK1之外，它还可以与ALK5和ALK2相互作用。有趣的是，我们还发现所有BMP均可与ALK5相互作用。BMP与固定在同一表面上的I型和II型受体之间的相互作用未显示进一步的协同作用。我们的工作为这些BMP与受体之间的相互作用提供了一个综合的观点，并为今后对其细胞类型和受体特异性信号通路的研究铺平了道路。