Мембранные белки играют важную роль во многих биологических процессах. Исследования показывают, что на них нацелено более 50% всех современных лекарственных препаратов. К сожалению для исследователей, определение их структуры было давней проблемой, потому что трудно отследить белок, не повредив клеточную мембрану, используя современные методы. Больше нет.
Исследователи из Университета Пердью создали метод электронной микроскопии под названием «cryoAPEX», который точно отслеживает мембранные белки в хорошо сохранившейся клетке. Новый метод представляет собой гибрид двух широко используемых в клеточной биологии методов: замораживания под высоким давлением и химической фиксации.
«Мы взяли лучшие черты из каждой техники и экспериментировали с условиями, пока не нашли золотую середину, где можно было бы окрашивать белок, сохраняя при этом мембрану», - говорит Сима Матту, доцент кафедры биологических наук в Purdue.. «Мы также смогли использовать эту информацию для создания трехмерного изображения белка в контексте клетки».
Химическая фиксация использует антитела для обнаружения белков, но для этого клетки необходимо «зафиксировать» спиртом. Алкоголь разрушает мембрану, создавая в ней дыры и позволяя исследователям просачиваться наружу. Это приводит к ошибочным результатам.
Замораживание под высоким давлением, с другой стороны, прекрасно сохраняет всю клетку. Но этот метод не совместим с методами окрашивания, поэтому нет возможности точно определить интересующий белок.
Мембранные белки играют важную роль в нескольких биологических процессах, включая передачу сигналов между внутренней и внешней средой клетки, транспортировку молекул и ионов через мембрану, а также позволяют клеткам идентифицироваться и взаимодействовать друг с другом. Возможность следить за тем, как эти белки выполняют свои функции в клетке, позволит исследователям понять механизмы клеточной передачи сигналов, которые регулируют функцию белков.
«Вирусологи, например, найдут этот метод действительно полезным, потому что теперь они смогут отслеживать свои вирусы в контексте определенного вирусного белка внутри клетки», - сказал Матту, который также является членом Центр исследования рака Пердью и Институт воспаления, иммунологии и инфекционных заболеваний.
Исследование Матту сосредоточено на классе ферментов, называемых белками Fic. Версия, присутствующая у людей, HYPE, является важным регулятором того, живут ли клетки в условиях стресса или умирают. По ее словам, цель разработки этой методики заключалась в том, чтобы увидеть, куда идет HYPE, когда он попадает в эндоплазматический ретикулум.
Выводы, опубликованные в Journal of Cell Science, показывают, что HYPE сильно тянется к люмену. Это означает, что HYPE жестко регулируется, и если он когда-нибудь и покинет эндоплазматический ретикулум, то, скорее всего, в условиях, специфичных для заболевания.
«Поскольку мы пытаемся выяснить, как манипулировать HYPE, чтобы определить, можно ли его использовать в качестве терапевтического средства, мы собираемся сосредоточить много нашей энергии на эндоплазматическом ретикулуме», - сказал Матту. «Но более широкие последствия этих открытий заключаются преимущественно в технике. Мы разработали ее таким образом, чтобы ее можно было применять к клеткам тканевых культур и использовать широкий круг исследователей».