TransitID为追踪细胞内蛋白质的活动提供了前所未有的细节

遗传计划在我们的DNA来通过蛋白质功能的实现,这是我们的身体结构和活动的基础。然而,蛋白质组——所有的蛋白质在细胞或特定区域——仍然相对神秘是因为蛋白质风景是非常复杂的。人类,例如,使成千上万的不同的蛋白质。

帮助破译这种复杂性,斯坦福大学的一个研究小组已经导致了一种新方法的发展,被称为TransitID跟踪完整的蛋白质在活细胞的活性。这种方法在一篇论文中有详细描述发表6月28日在细胞。

现有技术的任务、显微镜和质谱蛋白质组学,要么让科学家研究只有少数蛋白质在活细胞,或提供一个非常详细的,但是,快照的死细胞中所有的蛋白质。

“我们的新技术可以结合二者的优势显微镜和质谱的蛋白质组学实际上看生活样本——包括他们的动力学和功能,以公正的方式,看到所有的蛋白质,”说爱丽丝Ting遗传学教授斯坦福大学医学和生物学的人文与科学学院论文的资深作者。“没有方法,结合你的优点。”

TransitID也作用于蛋白质,细胞间移动。跟踪蛋白质在这个级别的细节和活泼可以推出数不清的细胞如何传达信息。此外,还有明显的应用研究和治疗各种疾病,包括癌症和神经退行性疾病的领域。

“这是令人兴奋的,有这样的广泛应用,“乔琳却有些说,斯坦福大学博士生论文的联合作者。“我们已经收到很多询问TransitID,建立了许多与其他实验室的合作,使用它很感兴趣。”

跟踪一个集体旅行

在非常简单的术语中,TransitID跟踪所有的蛋白质以及特定的旅程通过标记所有的分子在一定半径的选择开始和结束的位置。首先,两种酶由Ting实验室开发之前,被称为TurboID和顶点,放置两端的旅程。当研究人员准备开始他们的蛋白质监控,他们介绍了维生素B生物素,导致TurboID喷洒生物素对包括蛋白质在内的所有周围的分子标记。研究人员然后洗细胞多余的生物素对其常规活动,让它去。当他们认为蛋白质有足够的时间去旅行,然后添加化合物alkyne-phenol,导致相同的喷洒行动顶点。

研究人员解释个人旅行的蛋白质标记位置之间移动通过分解细胞膜和分析的内容。一些蛋白质不会移动,只有TurboID标签或只有顶端的标签。那些,使之间的旅程。和任何没有标签居住之外感兴趣的旅程。

四个实验中,一个惊喜

为了测试他们的工具,研究人员首先进行两个实验详细已知蛋白质的活动。他们监测蛋白质移动流体之间的细胞质中线粒体(细胞溶质),存在于蛋白质相比,是线粒体DNA的产物,因此来自线粒体。在接下来的实验中,研究人员追踪蛋白质运动如何从胞质细胞核的变化,当一个细胞发生氧化应激。这两个实验的结果如预期结果,这意味着TransitID工作成功。

接下来,研究人员用他们的技术研究蛋白质的流量部分细胞不受膜——具体来说,压力颗粒,冷凝形成的蛋白质和rna反应细胞的压力。

“生物分子冷凝物,如压力颗粒,是高度动态的结构,迅速,不断交换成分相关的结构。TransitID首次允许我们来跟踪这些选民的命运,“科学主任保罗·泰勒说,圣裘德儿童研究医院的执行副总裁,他是论文的合著者。

这个实验的结果令人惊讶。作为研究人员压力颗粒的蛋白质组分析,他们发现,一个著名的转录因子调节/过表达在多种癌症。

“从来没有人发现它在压力颗粒,“Ting说。“所以,我们发现它的时候,我们几乎不相信它。”

确认它的存在之后,研究者们进一步探索,确定6月似乎在压力颗粒作为一种保护机制。他们发现,在氧化应激,6月迁址至压力颗粒,以避免其替代压力反应——聚合,然后被处理成为一个不受欢迎的聚合混乱——这让小君健康和可用在压力消失后继续工作。

最后实验TransitID包含在本文追踪蛋白质活动在巨噬细胞和癌细胞之间,存在于一个出了名的复杂和嘈杂的蛋白质环境。

改进潜力巨大

成千上万的TurboID和顶点的申请已经收到了来自世界各地的实验室以前的工作,研究人员知道他们新的承担这些现有的最爱一定会使激动人心的结果在基础和应用科学。

“我希望这种方法迅速采取一系列广泛的科学家,类似于爱丽丝的其他创新技术开发实验室,”泰勒说。“这个工具是一个特别重要的突破使固化物的调查,因为他们是高度动态的结构。”

“我兴奋的简单方法和如何可以访问,由于已经有了什么,“Ting说。“它使用商用试剂和人们不需要做任何有机化学在自己的实验室使用的方法,但他们可以访问完全之前不可见的新生物学。”

团队仍然将改进的余地,特别是旨在优化过程和依赖更少的有毒化学物质。现在,TransitID仅限于被用于细胞培养,但与温和的化学物质,它可以用来跟踪详细的活体动物的蛋白质动力学。

参考:秦W,很JS,徐C, et al。蛋白质组的动态映射内贩卖,TransitID活细胞之间。细胞。2023;0 (0)。doi:10.1016 / j.cell.2023.05.044

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