研究人員構(gòu)建了一種新型開(kāi)關(guān)以便于標(biāo)記細(xì)胞中的蛋白質(zhì)
萊斯大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)學(xué)會(huì)了用細(xì)分策略對(duì)細(xì)胞進(jìn)行間諜活動(dòng)來(lái)標(biāo)記蛋白質(zhì)。研究生Emily Thomas,合成生物學(xué)家Jonathan Silberg及其同事建立在已有的技術(shù)基礎(chǔ)上,這些技術(shù)將生物正交(非干擾)人工氨基酸與轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)聯(lián)系起來(lái),后者被核糖體用于合成蛋白質(zhì)。
因?yàn)榘被崾?ldquo;非經(jīng)典的”,它們是有效的標(biāo)簽,幫助研究人員識(shí)別在細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)。萊斯實(shí)驗(yàn)室的突破是發(fā)現(xiàn)了一種tRNA合成酶,它只能在結(jié)合化學(xué)物質(zhì)時(shí)將氨基酸添加到tRNA中。當(dāng)提示時(shí),tRNA合成酶用生物正交氨基酸對(duì)tRNA充電,然后核糖體將其用于將標(biāo)簽插入細(xì)胞中制成的蛋白質(zhì)中。
該研究發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊ACS Synthetic Biology上。
這些生物正交標(biāo)簽為研究人員提供了細(xì)胞中總蛋白質(zhì)合成的快照。西爾伯格說(shuō):“我們可以使用這種工程開(kāi)關(guān)將特定細(xì)胞中的每種蛋白質(zhì)放入魚(yú)鉤中,而不是將細(xì)胞與混合物物理分離,以找到正在制造的蛋白質(zhì)。”“這種方法將使我們能夠增加對(duì)給定細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)標(biāo)記的空間和時(shí)間控制。”
由于許多蛋白質(zhì)在生物體發(fā)育或疾病傳播過(guò)程中出現(xiàn)和消失,因此該技術(shù)可能有助于識(shí)別導(dǎo)致疾病的細(xì)胞變化。托馬斯將她的技術(shù)描述為“蛋白質(zhì)間諜”。
“它會(huì)窺探細(xì)胞內(nèi)正在制造的蛋白質(zhì),”她說(shuō)。“當(dāng)前的技術(shù)只是監(jiān)視一切,但我想更具體。我希望能夠更好地控制我何時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉間諜,因此我只能跟蹤我感興趣的細(xì)胞。”
研究人員使用疊氮亮氨酸(Anl)氨基酸標(biāo)記大腸桿菌細(xì)菌中的蛋白質(zhì)。托馬斯設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)控制得像計(jì)算機(jī)程序的AND門(mén)。當(dāng)合成開(kāi)關(guān)并且電池中存在化學(xué)物質(zhì)以翻轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)時(shí),開(kāi)關(guān)僅有效地向AnRNA充電。
Silberg表示,該技術(shù)將為研究人員提供蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄和標(biāo)記的新控制。“在人類(lèi)生物學(xué)中,許多控制來(lái)自DNA水平,但在過(guò)去的20年中,很明顯很多控制也來(lái)自蛋白質(zhì)水平,”他說(shuō)。“我們基因組中的基因比人們?cè)阮A(yù)期的要少,因?yàn)榈鞍踪|(zhì)組中存在另一層復(fù)雜性,即基因組表達(dá)的蛋白質(zhì)集合。
“蛋白質(zhì)是細(xì)胞的商業(yè)方面,”他說(shuō)。“它們提供結(jié)構(gòu)并在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行大量信號(hào)傳導(dǎo)。它們引起我們觀察到的許多復(fù)雜性。將來(lái),我們的技術(shù)可以通過(guò)提供特定蛋白質(zhì)合成的快照來(lái)幫助人們了解疾病的細(xì)節(jié)。在發(fā)育期間的不同時(shí)間細(xì)胞,并允許比較健康和患病細(xì)胞。
“在人類(lèi)中這樣做的前景是基因技術(shù)相當(dāng)于現(xiàn)在去火星,”西爾伯格說(shuō)。“它很遙遠(yuǎn)。”
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