Успехи в создании искусственных внутриклеточных структур с помощью пептида de novo

Ученые из Токийского технологического института (Tokyo Tech) представили пептид Y15, созданный de novo (с нуля), который обладает высокой способностью к самосборке внутри живых клеток. Этот пептид может служить основой для направленного синтеза функциональных белковых сборок в клеточной среде.

Ключевая разработка

  • Несмотря на сложность плотной внутриклеточной среды, команда под руководством доцента Такаюки Мики разработала пептид Y15, который быстро самоорганизуется даже при низких концентрациях, образуя β-слоистые структуры.
  • Y15 представляет собой амфифильный β-тяж: его гидрофобная сторона образована остатками тирозина (Tyr), а гидрофильная — чередующимися остатками глутаминовой кислоты (Glu) и лизина (Lys). Сборка происходит за счет гидрофобных, ароматических и электростатических взаимодействий между соседними тяжами.

Функционализация сборок

  • При генетическом слиянии Y15 с модельным белком sfGFP (суперфолдер зеленый флуоресцентный белок) в пробирках и в живых клетках образуются волокнистые структуры и кластеры.
  • Исследователи также создали искусственные микроструктуры, присоединив Y15 к тетрамерному флуоресцентному белку Azami-Green.
  • Важным достижением стала реконструкция кластеров адапторного белка Nck с помощью Y15. Эти сборки запустили N-WASP-опосредованную полимеризацию актина, играющую ключевую роль в движении клеток. Система на основе Y15 позволила изучить влияние валентности и плотности доменов Nck.

Значение и перспективы

  • Пептидные теги на основе Y15 значительно меньше ранее известных белковых тегов, а их использование — просто и эффективно.
  • По словам доцента Мики, такие системы самосборки пептидов (SAPs) открывают путь для множества приложений: формирования кластеров, реагирующих на стимулы, создания искусственных фазовых разделений и реконструкции природных белковых комплексов. Рациональный инжиниринг супрамолекулярных сборок прокладывает путь для будущих внутриклеточных исследований.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.