Убиквитин представляет собой небольшой белок, который может быть связан с другими клеточными белками, тем самым контролируя и модулируя их функции. Прикрепление происходит во многих различных формах, либо в виде одной молекулы, либо в виде отдельных цепей убиквитина, что приводит к различным конформациям и различным клеточным результатам. Ученые часто называют его секретным кодом убиквитина, который еще предстоит полностью расшифровать. Исследователи Франкфуртского университета Гете вместе с партнерами из Тюбингенского университета в Германии и Университета королевы Марии, а также Института Фрэнсиса Крика в Лондоне (Великобритания) разработали новую технологию для решения этой проблемы.
Недавно ученые обнаружили, что молекулы убиквитина не только собираются нелинейным образом, но и выстраиваются в линейные цепочки, в которых голова одного убиквитина связана с хвостом другой молекулы убиквитина. Пока известно только два высокоспецифичных фермента, способных синтезировать и расщеплять такие линейные цепи убиквитина, и оба активно изучаются в Институте биохимии II Франкфуртского университета имени Гёте. Однако белки-мишени линейного убиквитинирования, а также их специфические клеточные функции в значительной степени остаются неуловимыми. Новая технология, разработанная командой Коральки Хусняк из Университета Гете во Франкфурте, теперь позволяет систематически анализировать линейные цели повсеместного распространения.
«Медленный прогресс в этой области исследований был в основном связан с отсутствием подходящих методов протеомного анализа белков, модифицированных линейными цепями убиквитина», - объясняет Коралька Хусняк, родиной которой является Хорватия. Ее команда решила проблему, внутренне модифицировав молекулу убиквитина таким образом, чтобы она сохраняла свои клеточные функции и в то же время позволяла обогащать и проводить дальнейший анализ линейных мишеней убиквитина с помощью масс-спектрометрии..
С помощью этой технологии теперь можно идентифицировать белки-мишени, модифицированные линейным убиквитином, и определять точное положение в белке, к которому присоединяется линейная цепь. Ученые хвалят этот высокочувствительный подход как важный прорыв, который значительно улучшит наше понимание функций линейного убиквитинирования и его роли в заболеваниях.
Доктор. Husnjak уже представил доказательство этой концепции и идентифицировал несколько новых белков, модифицированных линейными цепями убиквитина. Среди них основные компоненты одного из основных провоспалительных путей внутри клеток. «Линейные цепи убиквитина передают сигналы, которые играют важную роль в регуляции иммунных реакций, защите от патогенов и иммунологических нарушениях. До сих пор мы очень мало знаем о том, как небольшие сбои в этой системе способствуют развитию тяжелых заболеваний и как мы можем манипулировать ею в терапевтических целях», - комментирует Хусняк потенциал новой технологии.
Ошибки в системе убиквитина связаны с многочисленными заболеваниями, включая рак и нейродегенеративные расстройства, такие как болезнь Паркинсона, а также с развитием и прогрессированием инфекций и воспалительных заболеваний.