Австралийские исследователи одними из первых в мире получили доступ к новому подходу к пониманию сложных изменений, которые контролируют то, как белки функционируют в наших клетках в норме и при болезни.
Новый метод протеомики под названием «отсечение убиквитина» позволяет исследователям создавать карты высокой четкости того, как белки модифицируются в процессе, называемом убиквитинированием. Этот метод обеспечивает новый уровень детализации для понимания роли убиквитинирования в клетках и может выявить тонкие изменения, которые способствуют ряду заболеваний, включая рак, воспалительные состояния и нейродегенеративные расстройства.
Исследование, которое было опубликовано сегодня в журнале Nature, было проведено под руководством исследователя Института Уолтера и Элизы Холл профессора Дэвида Командера, который проводил работу в Лаборатории молекулярной биологии MRC в Кембридже, Великобритания.
Убиквитиновая архитектура
Убиквитин представляет собой небольшой белок, который может связываться с другими белками в клетке либо как единое целое, либо в виде более длинных прямых или разветвленных цепочек. Профессор Дэвид Командер, возглавляющий недавно созданное в институте подразделение по передаче сигналов убиквитина, считает, что убиквитинирование белка может влиять на все клеточные процессы.
Убиквитинирование может изменить функционирование белков, потенциально изменяя их активность, перенаправляя их в разные части клетки или регулируя их взаимодействие с другими белками. Один из самых известных примеров убиквитинирования - это когда оно нацелено на определенные белки. для разрушения, регулируя уровни белка в клетке, но теперь мы знаем, что существует много более тонких и сложных функций передачи сигналов убиквитина», - сказал он.
«Архитектура» цепей убиквитина может быть сложной, состоящей из множества ответвлений, влияющих на его воздействие на белки, однако до сих пор исследователям было почти невозможно обнаружить и различить различные разветвленные структуры. Это ограничивало эксперименты. которые позволили понять роль убиквитинирования в патологических процессах».
Новая методика «отсечения убиквитина», разработанная профессором Командером и его коллегами из Кембриджского и Венского университетов, позволяет ученым измерять различную архитектуру цепи убиквитина путем предварительной обработки образцов белка, а затем их анализа. с помощью электрофореза и масс-спектрометрии.
Клипирование убиквитина позволило нам выявить совершенно новый уровень сложности передачи сигналов убиквитина. В наших экспериментальных экспериментах мы обнаружили, что разветвленные цепи убиквитина встречаются гораздо чаще, чем считалось ранее. Мы также могли изучать комбинации модификаций убиквитина. и другие белки - подвиг, который до сих пор был довольно трудным», - сказал профессор Командер.
"Это революционный метод, упрощающий исследование убиквитина и позволяющий перейти на новый уровень подробных экспериментов. В этом разница между описанием дома, основанным исключительно на количестве стен, окон и дверей, и рассмотрением подробного описания дома. архитектурные планы."
Новый взгляд на болезни
Измененное убиквитинирование белков связано с целым рядом заболеваний, включая рак, воспалительные заболевания и нейродегенеративные расстройства, такие как болезнь Паркинсона. Профессор Командер сказал, что метод вырезания убиквитина уже применялся для изучения образцов пациентов.
Моя коллега из Института Уолтера и Элизы Холл, доктор Ребекка Фелтем, использует клипирование убиквитина для поиска закономерностей убиквитинирования белков в образцах пациентов с ревматоидным артритом, комплексным воспалительным заболеванием. Это может дать новое понимание того, как это заболевание развивается и отвечает на существующие методы лечения», - сказал он.
Убиквитинирование также является многообещающей мишенью для разработки новых лекарств. Отсечение убиквитина будет критическим аспектом исследований моей группы по поиску новых лекарств.
«Это здорово, что австралийские исследователи одними из первых в мире получили доступ к убиквитиновому отсечению, и я с нетерпением жду возможности увидеть, как этот метод лежит в основе многих захватывающих открытий, в том числе благодаря нашему сотрудничеству с другими исследовательскими группами».
Исследование Кембриджского университета было поддержано Советом медицинских исследований Великобритании, Европейским исследовательским советом, Институтом профилактической медицины Листера (Великобритания), Австрийским научным фондом и Кембриджской стипендией Гейтса. Исследования профессора Командера в Институте Уолтера и Элизы Холл в настоящее время поддерживаются правительством штата Виктория.