工作从先进的大规模流动的方法测量蛋白质

想象试图找出你的汽车的动力系统是如何工作的从无数的几个组件:几乎不可能。科学家一直面临类似的挑战在理解细胞的微小的强国——被称为“线粒体”从缺乏知识分子的部分。

现在,一个国际研究小组的研究创造了迄今最全面的“零件清单”线粒体,一个纲要,包括近1100的蛋白质。通过挖掘这一重要资源,研究人员已经获得了深入的生物进化历史角色和几个关键蛋白质。

此外,这种仔细编目已经确定了一个新颖的蛋白质编码基因的突变的原因一个毁灭性的线粒体疾病。一个完整的描述的工作出现在7月11日的印刷版《细胞》杂志上。

“多年以来,在细胞生物学基本问题已经很大程度上回答——线粒体蛋白质功能?”来自研究者考虑说,准成员在广泛的哈佛和麻省理工学院和哈佛医学院助理教授在马萨诸塞州综合医院,他领导了这一研究。

“通过创建一个全面的列表,我们现在有一个宝贵的资源,已经帮助提高我们对线粒体生物学和疾病的理解。”

线粒体是细胞生命的命脉,发现在所有真核生物的细胞从酵母到人类。这些小型的器官(细胞器)是众所周知的在提供细胞能量的作用。他们也被卷入各种正常和疾病过程,包括糖尿病、神经退化、癌症、药物毒性和老化。

虽然线粒体有自己的浮游细菌基因组——遗迹的天——绝大多数线粒体蛋白质的关键不是来自他们的基因组,而是从核基因组。不过,即使有了丰富的基因组序列数据,科学家们一直在努力确定哪些基因编码约1200蛋白质组成功能的线粒体。

Broad研究所研究人员,哈佛医学院和马萨诸塞州总医院共同努力解决这一问题,借鉴多方面的方法,包括大规模的力量,质量spectrometry-based在线粒体蛋白质组学测量蛋白质从不同的组织;计算方法,以帮助确定这些蛋白质,不能可靠地检测到;和显微镜证实在人类细胞的线粒体蛋白质的定位。

“技术和分析方法来衡量大规模蛋白质真的改变我们可以了解人类生物学,”史蒂夫·卡尔说,蛋白质组学平台主任Broad研究所和细胞论文的合著者。“通过他们线粒体分离出14种不同小鼠组织,我们已经完成了的一个最全面的蛋白质组学分析任何细胞器日期。”

由于他们的分析,研究人员发现了一个1098的线粒体蛋白质形成纲要命名为“MitoCarta,”,这是整个科学界。值得注意的是,大约三分之一的库存没有先前与细胞器。

揭示在新发现的线粒体蛋白质的功能,研究人员比较了蛋白质的相应的基因序列在数以百计的物种中,从人类和鱼到真菌和细菌。“蛋白质与类似的角色经常分享相似的历史,他们一起在进化过程中得到或者失去意义,”而说。“我们决定使用这种倾向优势破译一些线粒体蛋白质是如何工作的。”

通过检查细胞器的蛋白质通过这个进化的镜头,研究人员发现了一个惊人的模式。一群关键线粒体蛋白质,在酵母否则不在出现在真核生物中,实际上是缺少其他单细胞物种。

的生物,包括人类和其他哺乳动物,这些蛋白质导致的形状,多结构,它们形成了网关生产能源过程中一个关键的步骤。由于这些蛋白质的共享和不寻常的过去,而和他的同事们能够识别几个额外的蛋白质,也与这个重要的线粒体结构有关,称为复杂的1。

除了提供线粒体生物学见解,这些发现也为突破理解线粒体疾病铺平了道路。几十年来,医生诊断患者缺陷在复杂函数。这些障碍影响大约5000年新生儿,是遗传因素造成的,是致命的在生命的最初几年。

然而,很多情况下无法找到一个罪魁祸首的基因。然而,由于MitoCarta及其相应的进化分析,研究人员和他们的合作者在澳大利亚墨尔本大学和皇家儿童医院确定小说的突变基因,称为C8orf38,复杂的我疾病的一个原因。

“我们的发现强调了这种蛋白质的目录打开新的疾病,风景”而说。“这承诺不仅揭示罕见的代谢疾病,但常见疾病。”

这项工作是支持的通用医学科学研究所的资助,美国国立卫生研究院之一。