|
Синтетические ферменты помогут разгадать молекулярные тайны
|
|
|
|
Биоинженер из Техасского университета в Далласе разработал синтетические ферменты, которые могут контролировать поведение сигнального белка Vg1, который играет ключевую роль в развитии мышц, костей и крови у эмбрионов позвоночных. Команда исследователей использует новый подход, называемый системой синтетической обработки (SynPro), на рыбках данио, чтобы изучить, как формируется Vg1. Изучая молекулярные правила формирования сигналов у развивающегося животного, исследователи стремятся разработать механизмы, например, передачу клеткам новых инструкций, которые могли бы сыграть роль в лечении или предотвращении заболеваний. Доктор П.К. Дэйв П. Дингал, доцент кафедры биоинженерии Школы инженерии и информатики Эрика Джонсона, и его коллеги опубликовали свое исследование в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. «Нас интересует, как можно использовать синтетические ферменты для контроля над природными белками, в том числе белками, вызывающими заболевания», — сказал Дингал. «Мы надеемся создать биологические схемы, которые, в конечном итоге, мы сможем внедрить в клетки и наделить их новыми функциями, например, обнаруживать рак или устранять клеточные нарушения на молекулярном уровне».
|
|
|
По словам Дингала, рыбки данио являются идеальной моделью для наблюдения за тем, как сигнальные белки обрабатываются и секретируются, поскольку рыбки данио не только имеют примерно 70% сходства с геномом человека, но также малы по размеру, их легко выращивать и визуализировать под микроскопом. Исследователи изучили взаимодействие между двумя белками Vg1 и Nodal. Один из вопросов, которые исследовала исследовательская группа, заключается в том, почему Vg1 остается неактивным до тех пор, пока он не соединяется с Nodal с образованием более крупного белкового комплекса, называемого гетеродимером, который секретируется клетками и сигнализирует целевым эмбриональным клеткам о дифференцировке в определенные ткани и органы. «Мы обнаружили, что существуют белки, которые действуют как шапероны, которые связываются с Vg1 и заставляют его оставаться неактивным мономером», — сказал Дингал. «Однако в присутствии Nodal шапероны высвобождаются, и Nodal затем может димеризоваться с Vg1».
|
|
|
|
Исследователи обнаружили, что акта спаривания недостаточно для активации Vg1 и Nodal. Часть димера Vg1 должна пройти дополнительную обработку в других частях клетки, в том числе в аппарате Гольджи, где ферменты отсекают или расщепляют ненужные аминокислоты из секции Vg1, подобно тому, как садовник обрезает розовый куст. Чтобы исследовать процессинг, которому подвергается Vg1, Дингал и его коллеги разработали способ манипулирования белком. Используя расщепляющий фермент, полученный из семейства вирусов, исследователи разработали синтетический фермент, который можно направить на вырезание определенных аминокислот из Vg1 эмбриона рыбки данио. Они обнаружили, что гетеродимерам Vg1-Nodal не нужно подвергаться расщеплению, прежде чем они высвободятся из клетки для связывания с рецепторами на клетках-мишенях. Vg1, однако, должен подвергнуться расщеплению (в то время как расщепление Nodal не требуется) для активации передачи сигналов на клетках-мишенях. Дингал продолжит изучать белки на следующем этапе проекта, чтобы определить, например, молекулярные правила, которые белки-шапероны используют для контроля состава сигнальных комплексов.
|
|
|
|
Источник
|
