Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 500

Ученые придумали лампочку для наблюдения за жизнью клетки

Биофизики из МФТИ разработали новый способ детекции белок-белковых взаимодействий в живых клетках
Рисунок 1

Рисунок 1

 

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 являются бесцветными. Для решения этой задачи нужно как-то пометить интересующий нас белок. Один из способов — генетически прикрепить к нему (т. е. внести изменения в его последовательность ДНК) 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 учеными из МФТИ.

Рисунок 2

Рисунок 2

 

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.

«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 соберется из двух половинок и начнет светиться. В нашем случае два человека — это два белка, про которых мы хотим узнать, взаимодействуют ли они в клетке, и если да, то в какой именно ее части. А лампочка — это светящийся белок, который разделили на две части и  прикрепили их к исследуемым белкам», — прокомментировала Анна Юденко, сотрудник Центра исследования молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ.

Белки в чашке петри.

Белки в чашке петри.

Фотограф: Анна Юденко

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, ученые  в первую очередь провели биоинформатический анализ, который показал наилучшие места для разрезания флуоресцентного белка. После этого было создано 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 (рисунок 2).

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

 

Рисунок 1: Три способа разреза флуоресцентного LOV-домена. Синими и оранжевыми спиралями показаны модельные взаимодействующие белки. Серым показаны части флуоресцентного белка до взаимодействия. Зеленым показан светящийся LOV-домен. FMN (флавинмононуклеотид) — молекула, которая нужна для поглощения и испускания света. Источник: ACS Synthetic Biology. Copyright (2021) American Chemical Society.

 

Рисунок 2: (Слева) клетка нейробластомы человека с собранными флуоресцентными белками, пришитыми к двум модельным взаимодействующим молекулам, которые скапливаются в митохондриях. Светятся в основном митохондрии. (Справа) бактерии, в которых собрался разделенный флуоресцентный белок. Источник: ACS Synthetic Biology. Copyright (2021) American Chemical Society.

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой МФТИ

LOV-домен МФТИ флуоресцентный белок

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.