Используя новый микроскопический метод «ловли», ученые из Монреальского института клинических исследований (IRCM) и Университета Монреаля успешно поймали тысячи белков, играющих ключевую роль в формировании клеточного скелета.
Цель состояла в том, чтобы идентифицировать белки, которые прикрепляются к белкам семейства Rho, известным в мире клеточной биологии с момента открытия в начале 1990-х годов того, что они определяют, как части клеточного скелета - «цитоскелета» - формируются. в сборе.
У человека 20 членов семейства Rho разбросаны по внутренней поверхности клеточных мембран и действуют как маленькие переключатели. Когда сигнал извне или внутри клетки активирует их, они стимулируют другие белки, чтобы заставить цитоскелет добавлять или удалять части своего каркаса.
Из всех этих белков только три на сегодняшний день тщательно изучены исследователями: Cdc42, Rac1 и RhoA. Cdc42 выступает в роли ведущего белка: он указывает путь, по которому должны пройти лейкоциты, чтобы найти очаг инфекции. Rac1 активирует двигатели, которые толкают немышечную клетку вперед. RhoA стимулирует образование волокон, которые позволяют клеткам сокращаться или образовывать устойчивые ткани, когда они объединяются, например, в стенку кровеносного сосуда.
Но что делают другие белки? И с какими другими белками они взаимодействуют? Чтобы это выяснить, Котэ и его команда отправились на поиски ответов.
Двуглавые белки
В человеческие клетки, растущие в инкубаторах в своей лаборатории, они бросали свои линии-приманки, заставляя эти клетки производить белки с двумя головками, одна из которых содержит одну сторону белка из семейства Rho, а другая - «биотинлигазу». фермент. Последний действует в клетке как элитный снайпер, заманивая и метя каждый проходящий белок с помощью своего партнера, члена семейства Rho. Таким образом, каждый белок, попадавший на приманку, был помечен биотином. Затем Коте и его команда должны были разрушить клетки, чтобы идентифицировать, одну за другой, каждый меченый белок.
Используя 28 двуглавых белков и представив ГТФазы - суперсемейство ферментов, которые функционируют как «молекулярные переключатели» и участвуют в регулировании многих клеточных процессов - как в активной, так и в неактивной конфигурации, команда поймала в общей сложности 9, 939 белков. Некоторые из них уже были известны ученым, в том числе активаторы и деактиваторы ГТФаз. Но исследователи также обнаружили сотни отдельных белков, роль которых еще предстоит определить.
Эти открытия включают недостающее звено процесса Rho цитоскелета, обнаруженного в начале 90-х. Тогда исследователи заметили, что белок RhoA косвенно активирует другой белок, ERM, заставляя его стабилизировать цитоскелет. Но они не знали точного механизма этого процесса. Во время своей «рыболовной экспедиции» Коте и его команда нашли ответ: связь между RhoA и ERM обеспечивает белок, называемый SLK..
В своем исследовании команда IRCM также рассмотрела другие белки, которые до сих пор были практически неизвестны биологам, а именно GARRE и PLEKHG3. Ученые продемонстрировали, что эти белки естественным образом присоединяются к активным формам Rac1 и RhoG соответственно. Осталось понять точную функцию этих ассоциаций. Чтобы ускорить процесс, команда выявила характеристики других молекул, которые они поймали в своих экспериментах - достаточно, чтобы предоставить сырье десяткам лабораторий по всему миру.
Благодаря своим исследованиям Котэ и его команда не только прояснили целую область клеточной биологии, но и продемонстрировали эффективность своего уникального метода «ловли». Теперь Котэ планирует использовать его, чтобы лучше понять, как работают другие молекулярные переключатели, особенно белки семейства Ras, лежащие в основе многих видов рака.