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在活细胞中快速产生蛋白质聚集的新方法

2018/12/3 1:01:50 来源:长乐晚报

之道网导读:很多研究运用有力的干扰,比如热休克或蛋白酶抑制产生聚集体。然而这些压力是非常强的而且是非特异性的,会引起全局细胞应激反应和无关蛋白聚集。另外有人运用对po......

对于蛋白质聚集的研究

蛋白质聚集体的积累是许多神经退休性疾病的共同病理特征,并且与老化也密切相关。然而我们还不完全了解聚集体是怎样形成和如何清除的;以及在它们的清除中,分子伴侣、蛋白酶和其它调控因子的复杂网络是怎样形成的。

很多研究运用有力的干扰,比如热或蛋白酶抑制产生聚集体。然而这些是非常强的而且是非特异性的,会引起全局细胞应激反应和无关蛋白聚集。另外有人运用对polyQ融合突变的亨廷顿蛋白的干扰进行聚集体研究。尽管有较高的特异性,但这些系统显示对于聚集开始的时间和聚集形成的程度控制性很差。

快速产生蛋白质聚集的新方法

在5月27日的NatureCommunication上,来自斯坦福的科研人员报告了用一种可控的化学荧光蛋白在活细胞里以秒计快速产生小的聚集,此外监控聚集体个体进入较大一些的结构时的运动和聚结。这个方法可以应用到不同的实验体系,包括活的动物,并被证明对理解细胞反应及疾病相关的蛋白聚集是有价值的。

在这项研究中,他们描述了一种新型的小分子依赖的基因工程蛋白,可以用于在细胞中快速产生蛋白质聚集,且对时空高度可控。能够调节聚集形成的能力会促进我们对细胞中蛋白质聚集如何影响蛋白质代谢的理解。

在活细胞中快速产生蛋白质聚集的新方法

不稳定域的技术的运用

为了开发一种在细胞中产生蛋白质聚集的条件性系统,这篇文章的研究人员运用了他们之前开发出的名叫不稳定域的技术。该技术首次被开发是运用和基因编码的不稳定域结合的细胞渗透性配体,作为一种调节任何目标蛋白的代谢稳定性的方法。研究发现这些不稳定域赋予任何融合的蛋白以不稳定性,并引起蛋白酶介导的整个融合蛋白的降解。高亲和性的配体和这些不稳定域的融合蛋白结合,并以剂量依赖的方式稳定这些不稳定域融合蛋白。之前的生物物理研究表明不稳定域的折叠状态可以由配体的存在和不存在进行可逆性的调节。研究人员利用这些特性,构建了荧光标记的不稳定域融合蛋白,以此开发蛋白质聚集和对细胞作用机制的新工具。

新方法的优点

和以前的方法比,这个新的策略具有更少的脱靶效应,可以精确的调节时间和空间,对细胞的毒性低。小的蛋白聚集体立即诱导之后的稳定配体。因此,这个系统能够描述细胞对蛋白质聚集的反应机制的细节。

此外他们表明了这个新方法可以运用到线虫等生物。聚集体的形成甚至可以被限制到特定的细胞器,比如核。虽然需要进一步调查,在核中的蛋白聚集行为似乎和其它细胞内聚集不同。这也许反映了不同的蛋白质质量控制监督机制间的不同。这个系统对于调查核蛋白的质量控制非常有用,因为核蛋白的错误折叠和聚集与神经退行性的病理密切相关。鉴于这种方法固有的可控程度很高,它在鉴定调解蛋白质聚集产生的可能药剂方面会有用处。


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