Новая техника для изучения отдельных белков в клетках

Исследовательская группа под руководством биохимика профессора Хельге Эверса из Свободного университета Берлина разработала новую технику светоиндуцированного высвобождения и исследования белков в живых клетках. Метод использует лазерный импульс для контролируемого высвобождения меченых молекул белка внутри клетки, что позволяет лучше наблюдать их функцию. Техника имеет широкий спектр потенциальных применений.

Белки — это крошечные "машины" размером в миллионную долю миллиметра, выполняющие большинство функций в клетках. Чтобы лучше их понять, группа Эверса разработала метод наблюдения клеточных функций на молекулярном уровне.

Микроскопия одиночных молекул значительно расширила понимание клеточных механизмов, например, копирования генетического материала. Однако проблема в том, что каждая клетка содержит тысячи копий каждого белка, что затрудняет отслеживание отдельных молекул для изучения их функции, даже если они мечены цветом.

Новая техника позволяет наблюдать выбранное количество меченых белков одновременно. Она работает путем связывания меченых белков с аппаратом Гольджи (органеллой всех растительных и животных клеток) с помощью специального белка. Короткий контролируемый световой импульс разрывает эту связь, позволяя некоторым белкам транспортироваться к месту в клетке, где они выполняют свою функцию.

"Этот новый метод представляет собой прорыв в изучении отдельных белков в клетках. С помощью короткого светового импульса мы можем контролируемо высвобождать отдельные молекулы в клетках и лучше наблюдать их функцию", — объясняет Хельге Эверс.

"Как только мы увидели, что можем контролировать количество высвобождаемых белков, изменяя интенсивность лазерного луча, мы поняли, что наша техника может иметь широкий спектр применений", — подчеркивает доктор Пурба Кашьяп, первый автор исследования.

Детали метода, разработанного совместно с другими лабораториями в Берлине, Гамбурге и Токио, опубликованы в последнем выпуске журнала Nature Methods.

"Метод хорошо зарекомендовал себя в трех разных лабораториях. Он очень надежен, и мы уже общаемся с несколькими сторонами, заинтересованными в его научном применении", — говорит Эверс.

Потенциальные области применения включают манипулирование функциями белков в инфицированных клетках или в отдельных клетках живых организмов, а также общее улучшение исследований, требующих прямого наблюдения за отдельными белками.

"Например, возможность точно манипулировать количеством высвобождаемых белков позволит нам подсчитать, сколько мутировавших рецепторов требуется, чтобы заставить клетку неконтролируемо размножаться, например, при таких заболеваниях, как рак".

Группа уже планирует внедрять эту технику с внешними партнерами и развивать ее дальше. Совместно с другими рабочими группами удалось продемонстрировать, как новая техника может использоваться для восстановления функциональности белков в иммунных клетках с генетическими дефектами. Будущие коллаборации будут направлены на внедрение метода в практику, в том числе на плодовых мушках.