Новая методика для направленной деградации белков в митохондриях

Исследователи из Каролинского института представили в Nature Communications систему для сайт-специфичной деградации белков внутри митохондрий — клеточных органелл, отвечающих за выработку энергии и метаболизм.

Существующие методы манипуляции функциями белков обычно приводят к их полному отключению во всей клетке и не позволяют изучать их специфические роли в отдельных компартментах, особенно в таких органеллах, как митохондрии.

Новая методика впервые позволяет осуществлять направленную деградацию белков внутри митохондрий в клетках дрожжей и человека. Она также включает возможность контролируемой индукции деградации, что открывает путь для анализа процессов с временным разрешением.

Ключевая особенность метода — способность «отключать» функцию митохондрий независимо от остальной клетки. Митохондрии, имеющие бактериальное происхождение, обладают определённой автономией (собственный геном, система производства энергии), но их правильная работа сильно зависит от взаимодействия с другими органеллами, включая ядро. Сбой в этом взаимодействии ведёт к дисфункции митохондрий, связанной с нейродегенеративными и возрастными заболеваниями, включая рак.

«Мы ввели бактериальную протеазу внутрь митохондрий дрожжей и человека, чтобы добиться специфичной для митохондрий деградации белков. Мы сделали это, основываясь на знании, что митохондрии эволюционно произошли от бактерий, а значит, бактериальная протеаза должна работать в митохондриальной среде», — объясняет профессор Камилла Бьёркегрен.

Исследователи использовали протеазу Lon из молликуты, которая распознаёт и расщепляет белковый тег PDT. Этот тег можно добавить к изучаемому белку методами генной инженерии. Эксперименты подтвердили, что протеаза Lon специфично деградирует PDT-меченые белки внутри митохондрий.

Следующим шагом, по словам разработчика системы Свастики Саньял, станет использование PDT-мечения для изучения митохондриально-специфичных функций ферментов, поддерживающих ДНК. Поскольку большинство этих белков работают и в ядре, их деградация только в митохондриях позволит выяснить их прямую роль в поддержании мтДНК и понять, что идёт не так при её мутациях и делециях, ведущих к дисфункции митохондрий.