染料的发现使科学家追踪蛋白质在细胞内
为了生存,细胞必须为它的各种细胞器提供所有他们需要的能量元素,在高尔基体形成,其成熟的中心和再分配的脂质和蛋白质。但如何把这些货物——驱动蛋白的蛋白质在细胞内,发现他们的方式和方向的“道路网”提供他们在正确的地点?日内瓦大学的化学家和生物化学家(UNIGE),瑞士,已经发现了一种荧光化学染料,使第一次跟踪一个特定的马达蛋白的运输活动在一个细胞。发现阅读的杂志自然的交流。
“一切都开始从一个研究没有按计划进行,”尼古拉Winssinger笑着说,有机化学学系的教授在UNIGE理学院。“最初,我们想开发一个分子,可以想象的压力水平细胞,即当它积累过多的活性氧物种。在实验过程中,分子没有工作,但结晶。为什么它使具体化?这些晶体是什么?”
三个假设成为可能和团队到达夏洛特Aumeier,教授生物化学的科学教师UNIGE来验证它们。第一个假说表明,结晶是由于聚合的微管。“微管是小,刚性管,可以增长或萎缩,构成了“道路网”,允许分子移动的细胞,”夏洛特Aumeier解释道。第二个假设高尔基氏器负责这个化学反应。最后的可能性表明晶体小步骤的结果由驱动蛋白的蛋白质在细胞内的微管,因为他们搬。
生物化学家的小拇指
来验证这些不同的选项,UNIGE团队与在马里兰州贝塞斯达国家健康研究所(NIH)(美国),专门从事电子显微镜。“我们第一次重新创建微管净化,需要14个小时,”夏洛特Aumeier解释道。“马达驱动蛋白的蛋白质,继续微管和运输货物,我们孤立的细菌。”The scientists then put together about 20 different mixtures containing the small molecule QPD, which is systematically present in the crystals, and observed which solution worked. "We wanted to know what was needed to form the crystals. The microtubules? The kinesin? Yet another protein?" asks Nicolas Winssinger.
各种实验后,研究团队发现这些晶体的形成是由一个45的驱动蛋白在细胞类型。“每一小步,这驱动蛋白的蛋白质需要在微管,它使用QPD留下跟踪识别的能量分子,”总部设在日内瓦的研究仍在继续。从这个认识,晶体形成。这样,晶体化学留下的通道驱动蛋白,可以追踪的像一个小科学家拇指。
的一个新的研究领域
“直到现在,它还没有可以跟踪一个特定的蛋白质。与当前技术,我们不能单独的个体驱动蛋白,所以我们看不到路径他们准确地说,”夏洛特Aumeier仍在继续。“由于我们的新化学荧光染料的发展,我们可以观察到的细节表现,蛋白质是如何的路线,它的方向,甚至它的首选路径。”For the first time, scientists can visualise the walking path of motor proteins and study the fundamental question of the transport activity and distribution of cargoes in cells.
参考:Angerani年代,林德伯格E, Klena N, et al。Kinesin-1活动记录在活细胞沉淀染料。Nat。Commun。2021;12 (1):1463。doi:10.1038 / s41467 - 021 - 21626 - 1
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