Новый способ подсветки белков в клетке — bankruptcyhelp.ru

Биофизики из МФТИ разработали новый способ детекции белок-белковых взаимодействий в живых клетках. Результаты работы опубликованы в журнале ACS Synthetic Biology.

Чтобы увидеть конкретный белок в клетке, недостаточно просто посмотреть в микроскоп, так как типичный размер белков составляет порядка 10 нм, что во много раз меньше длины волны видимого света, а большинство белков при этом бесцветны. Для решения этой задачи интересующий белок нужно как-то пометить. Один из способов — генетически (т. е. внеся изменения последовательность ДНК в той части, что ответственн за его производство) прикрепить к нему флуоресцентный белок, который будет светиться при воздействии светом определенной длины волны. Наиболее часто используется всем известный GFP (Green Fluorescent Protein), однако он работает не при любых условиях. В качестве альтернативы могут быть использованы так называемые LOV-домены. Один из таких белков был разработан ранее учёными из МФТИ.

Задача усложняется, если хочется не просто посмотреть на один белок, а обнаружить взаимодействия двух разных. Один из возможных подходов — это использовать так называемые разделенные (по-английски — split) белки.

Три способа разрезания флуоресцентного LOV-домена. Синими и оранжевыми спиралями показаны модельные взаимодействующие белки. Серым показаны части флуоресцентного белка до взаимодействия. Зелёным показан светящийся LOV-домен. FMN (флавинмононуклеотид) — молекула, которая нужна для поглощения и испускания света. Источник: ACS Synthetic Biology (2021), American Chemical Society.

«Представьте, что мы разделили лампочку на две части и дали эти части двум людям. Когда два человека подойдут друг к другу (и только в этом случае), лампочка соберётся из двух половинок и начнёт светиться. В нашем случае два человека — это два белка, о которых мы хотим узнать, взаимодействуют ли они в клетке, и если да, то в какой именно её части. А лампочка — это светящийся белок, который разделили на две части и прикрепили их к исследуемым белкам», — прокомментировала Анна Юденко, сотрудница Центра исследования молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ.

Однако подобрать такие части белка, которые после разделения смогут снова собраться и флуоресцировать, — большая работа. По отдельности части белка могут быть нестабильны или выпадать в осадок или наоборот связываться друг с другом слишком сильно.

Чтобы уменьшить риски, учёные в первую очередь провели биоинформатический анализ, который показал наилучшие места для разрезания флуоресцентного белка. После этого они создали несколько десятков генетических конструкций, в которых соединили последовательности ДНК, кодирующие модельные белки и половинки флуоресцентного белка. В результате были найдены наилучшие варианты, которые давали хороший сигнал как на бактериальных клетках — кишечной палочки — так и на клетках человеческой нейробластомы.

Полученный инструмент позволит исследовать межбелковые взаимодействия в анаэробных условиях и обеспечит основу для дальнейшего развития флуоресцентных и оптогенетических инструментов на основе доменов LOV.

Ещё новости