科學(xué)家開(kāi)發(fā)出新的方法來(lái)識(shí)別蛋白質(zhì)的重要??未被發(fā)現(xiàn)的功能
在繁忙的細(xì)胞環(huán)境中,蛋白質(zhì)相互碰到成千上萬(wàn)。盡管有喧囂,但由于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的研究數(shù)十年,表面上的特定接觸區(qū)域仍然比預(yù)期的更加神秘,因此每個(gè)人都能選擇與合適的合作伙伴進(jìn)行選擇性交互。
現(xiàn)在,Salk研究所的科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新方法來(lái)發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)上的哪些表面接觸對(duì)這些細(xì)胞相互作用至關(guān)重要。這種新方法表明即使對(duì)于研究良好的蛋白質(zhì)也可以發(fā)現(xiàn)必要的新功能,并且對(duì)治療藥物開(kāi)發(fā)具有重要意義,這在很大程度上取決于藥物與細(xì)胞靶標(biāo)的物理相互作用。該論文于11月底出現(xiàn)在Genetics的早期在線版本中,并將于1月份的期刊印刷版上發(fā)表。
“本文闡述了這種方法的力量,”Ralph S.和Becky O'Conner主席的資深作者Vicki Lundblad說(shuō)道。“它不僅可以識(shí)別以前未發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)活性,還可以確定蛋白質(zhì)表面上確切的氨基酸,從而發(fā)揮這些新功能。”
氨基酸是蛋白質(zhì)的基本成分。它們特定的線性排列決定了蛋白質(zhì)的特性,它們?cè)诘鞍踪|(zhì)表面的簇作為接觸,調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)與其他蛋白質(zhì)和分子的相互作用。Lundblad和她的同事們懷疑,盡管幾十年的工作破譯了蛋白質(zhì)的奧秘,但蛋白質(zhì)表面上這種調(diào)節(jié)環(huán)境的程度仍然大部分尚未開(kāi)發(fā)。很久以前,她的小組意外地發(fā)現(xiàn)了一個(gè)這樣的調(diào)節(jié)氨基酸簇,同時(shí)逐個(gè)搜索300,000個(gè)突變酵母細(xì)胞。雖然這項(xiàng)工作開(kāi)辟了端粒生物學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)新研究領(lǐng)域,但倫德布拉德決心找出一種更強(qiáng)大的方法,可以迅速發(fā)現(xiàn)更多這些未開(kāi)發(fā)的蛋白質(zhì)表面。
進(jìn)入John Luin,現(xiàn)在是Lundblad實(shí)驗(yàn)室的博士生,她開(kāi)始和她一起做本科生。
“我的任務(wù)是弄清楚如何搜索30個(gè)突變酵母細(xì)胞,而不是300,000,以發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的新活動(dòng),”該論文的共同第一作者魯賓說(shuō)。Timothy Tucey,另一位共同第一作者,是Lundblad小組的博士后研究員,現(xiàn)在在蒙納士大學(xué)。
他們一起轉(zhuǎn)向了一種名為Est1的蛋白質(zhì),Lundblad在1989年作為博士后研究員在酵母中發(fā)現(xiàn)了它.Est1是一種稱(chēng)為端粒酶的蛋白質(zhì)(一種酶)的亞基,它將保護(hù)帽保留在染色體的末端(稱(chēng)為端粒)從太短。作為第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的端粒酶亞基,Est1已經(jīng)受到許多研究小組的深入研究。
Salk團(tuán)隊(duì)的方法包括在酵母細(xì)胞中引入一小組但定制的突變,這些突變會(huì)選擇性地破壞細(xì)胞Est1蛋白上的表面接觸。然后,研究小組分析了細(xì)胞,看看各種突變有什么影響。由特定突變引起的異常將表明未突變版本的作用是什么。為此,他們使用遺傳技巧,通過(guò)用每種突變蛋白充滿細(xì)胞,并尋找可能干擾細(xì)胞功能的罕見(jiàn)突變蛋白,因?yàn)樗麄冎暗墓ぷ鞅砻鬟@將優(yōu)先靶向蛋白質(zhì)表面。
Lundblad的團(tuán)隊(duì)通過(guò)這種方法為Est1發(fā)現(xiàn)了四個(gè)功能??茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn),通過(guò)對(duì)Est1表面氨基酸的突變,這四種功能中的任何一種功能受損,導(dǎo)致端粒嚴(yán)重短的細(xì)胞,表明端粒酶復(fù)合物中Est1接觸的特定作用。
“我們對(duì)這種技術(shù)感到興奮的是,它可以應(yīng)用于眾多蛋白質(zhì),”Lundblad說(shuō)。“特別是,許多治療藥物依賴(lài)于能夠進(jìn)入蛋白質(zhì)表面的非常特定的位置,我們懷疑這種方法可以通過(guò)這種方法發(fā)現(xiàn)。”
使用這種方法,她的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一組調(diào)節(jié)基因組穩(wěn)定性的蛋白質(zhì)的新功能,并且還申請(qǐng)了資助研究藥物靶標(biāo)的資助。
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