一个高度可伸缩的方法来监测蛋白质含量和本地化

直到现在,科学家通常研究蛋白质的变化和他们的角色在细胞中通过使用荧光标记标签和遵循一个蛋白质。这种方法可以研究蛋白质的数量有限,杜绝无偏发现方法。CeMM研究员、分子医学研究中心的奥地利科学院,已经开发了一种高度可伸缩的方法使数以百计的蛋白质研究并行为了监控水平的变化和细胞中的定位。这部小说的策略是一个显著的贡献,不仅为未来的治疗药物开发对抗疾病,如癌症,但也对我们理解和蛋白质组动力学的知识。他们的研究成果已经发表在著名的科学杂志基因组研究。

蛋白质是大分子在细胞中,它们所需的结构、功能和调节身体的组织和器官。他们负责细胞生活的几乎每一个任务,并且可以等他们服务的功能。细胞内的蛋白质含量及其定位调节许多细胞过程的重要方面,可以成为药物治疗的重要目标。例如,丰富的蛋白质可以增加或减少通过干预治疗,药物影响细胞中的蛋白的生产和退化。蛋白质也可以不同细胞间移动,从而改变他们的功能。其他蛋白质可能绑定到不同的位置,以应对外部刺激,如DNA损伤发生的地方。

传统上,科学家们用荧光标记标签个体细胞中的蛋白质和研究他们的角色。绿色荧光蛋白(GFP)是融合的一个结束他们想研究某一蛋白质。这种蛋白质融合细胞中表达,并通过荧光显微镜可以观察到细胞表达标记蛋白。这种方法允许许多扰动喜欢学习不同药物剂量时间分辨的方式为单个蛋白质。质谱仪相比之下,没有适合研究和监控这些细胞蛋白质组扰动,整个补充蛋白质,高可伸缩的水平上一个特定的时间点以公正的方式。

安德烈亚斯•理查和安娜科伦从CeMM首席研究员斯蒂芬Kubicek集团已经开发出一种新颖的策略,它允许,第一次,观察和描述这些变化在一个非常高的数字并行的蛋白质。这个方法可以使用,不仅描述和更好地理解某些已知药物的细胞的影响,但也发现新的药物治疗,通过影响和调节蛋白水平或本地化的细胞。

CeMM研究人员设计了一个方法来克服瓶颈CRISPR-CAS9-based内含子标签:有需要开发方法,一束光照耀在整个蛋白质组,或者很大一部分,而不仅仅是一个蛋白质。为了解决这个问题,CeMM人员设计一个方法来生成细胞池包含成百上千的标记蛋白,在每个单元不同的蛋白质与GFP标记。这些细胞池受到BRD4 PROTAC化学降能器,一个转录监管机构,在胚胎发育和癌症发展中扮演着重要角色。研究人员然后使用延时显微观察是否有水平的变化或任何标记蛋白质的亚细胞定位在细胞池中应用治疗的反应。重要的是,CRISPR-Cas9标记策略然后他们应用使他们能够识别哪些蛋白质改变定位采用原位测序整个细胞池。因此,他们证实这些药物的已知的目标而且还揭示了意想不到的变化。尤其是BRD4信号扰动,他们能够报告本地化的六个蛋白质的变化,先前没有被任何其他高通量的方法。最后,他们还表明,该方法揭示了预期和新颖的蛋白质定位的变化研究了扰动,用经批准的抗癌药物甲氨蝶呤治疗。

Stefan Kubicek CeMM首席研究员解释道,“我们的研究描述了一个技术,不仅第一次插入标签适用于一个基因库,但也明显优化在所有三个步骤——内含子标签,细胞成像和原位测序——使过程在最有效的方式。这种方法应用于化学库和候选分子是特别强大的为了发展和深入描述药物包括诱导和抑制蛋白质相互作用和化学降解。描述的策略可能会加速药物发现,有很大的影响全球和亚细胞蛋白质组的研究动态。”

参考:理查,科伦,Kubicek s汇集蛋白质标记、细胞成像,和原位测序实时监测药物作用。基因组研究。2020年。doi:10.1101 / gr.261503.120。

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