Aktīns: atrasts pasīvs partneris ciešai verdzībai

Pētnieki izseko vienu no visbiežāk sastopamajiem un svarīgākajiem proteīniem

Muskuļu olbaltumvielu aktīns © NIH
lasīt skaļi

Aktīīna olbaltumviela ir iesaistīta šūnu stabilitātē, kustībā un transporta procesos, kā arī muskuļu darbā. Olbaltumvielas tiek intensīvi pētītas - arī attiecībā uz tādu slimību kā vēzis attīstību. Marķiera molekulas, kas padara aktīnu redzamu šādām analīzēm mikroskopā, bet līdz šim to var izmantot tikai ierobežoti. Tāpēc pētnieki ir izstrādājuši jaunu marķieri no olbaltumvielām, kas saistās ar aktīnu rauga šūnās.

Produkts Lifeact ir pierādījis savu vērtību visos pārbaudītajos šūnu tipos un audu veidos, neizjaucot aktīna funkciju - visādā ziņā pārspējot konkurenci, norāda žurnāla Nature Methods zinātnieki. Pirmo reizi aktīna proteīnu tagad var pētīt bez ierobežojumiem pamatpētījumos, kā arī biomedicīnā.

Universāls aktīns

Aktīns ir viens no visu laiku svarīgākajiem un izplatītākajiem proteīniem. Cita starpā tai ir loma citoskeletonā - elastīgā un ārkārtīgi dinamiskā pavedienu tīklā. Daļa no plānām šķiedrām veidojas no atsevišķām aktīna molekulām.

"Cita starpā šie aktīna pavedieni darbojas kā šūnas sastatnes, kas saglabā tās ārējo formu, " ziņo Dr. med. Rolands Vedlihs-Sēners no Maksima Planka Bioķīmijas institūta un viens no diviem projektu vadītājiem. "Bet tie kalpo arī kā transporta maršruti. Pa šiem molekulārajiem celiņiem molekulas vai citi lādiņi šūnas iekšienē tiek pārvietoti ar tā saukto motoro proteīnu palīdzību. "Bez aktīna šūnas sabrūk un atpūšas gan ārpusē, gan iekšpusē.

Lielākā daļa aktīna pavedienu rodas lielākās asociācijās. "Viņi pat var veidot tīklus, " saka Wedlich-Söldner kolēģis Dr. Ing. Maikls Siksts. "Šīs bizītes ļauj šūnām kustēties, tāpēc pārvietojas." Un tās ir patīkamas pārsteigumam. Piemēram, Sixt kopā ar Wedlich-Söldner un citiem kolēģiem nesen izdevās pierādīt, ka atšķirībā no citām mobilajām šūnām leikocīti var pārvietoties tikai ar aktīna tīkla palīdzību. Tas padara imūnās šūnas neatkarīgas no apkārtējās vides, lai tās netraucēti varētu patrulēt mūsu ķermenī, meklējot patogēnus. displejs

Jaunā aktīna marķiera Lifeact lietošana nervu šūnās no žurku hipokampiem. Bioķīmijas MPI / Rolands Svilihs-Sīldners

Aug un sarūk vienlaikus

Tādām funkcijām kā mobilitāte ir nepieciešama aktīna pavedienu augsta elastība. Šī īpašība viņiem ir kopīga ar citām citoskeleta šķiedrām: Visi šie pavedieni tiek veidoti pēc nepieciešamības - un tikpat ātri tiek demontēti. Lielāko daļu laika viņi iziet sava veida ciklu. Pēc tam priekšējā galā tiek pievienotas jaunas aktīna molekulas, bet aizmugures galā tiek noņemti to kolēģi. Tad šķiet, ka pavediens pārvietojas pa šūnu, vienlaikus augot un sarūkot.

Tieši šī ārkārtējā dinamika ir jāņem vērā arī ar pārbaudes metodēm. Tādējādi procesi, kas no šūnas nodrošina tikai statiskus momentuzņēmumus, ir piemēroti tikai ierobežotiem jautājumiem. Tāpēc bieži mikroskopā laika gaitā tiek novērotas aktīna struktūras, lai sekotu to evolūcijai. Visās šajās metodēs pētnieki paļaujas uz tā saucamajiem marķieriem, kas dzīvajā šūnā saistās ar īpašu mērķa molekulu - šajā gadījumā aktīnu -. Bagāžā parasti ir krāsviela, kas fluorescē mikroskopa gaismā, tādējādi pārliecinoties par savu, marķiera un Zielmolekļa atrašanās vietu.

Ideālajam marķierim ir kaut kas klusa novērotāja ar izturību: tas mērķtiecīgi un pietiekami ilgi saistās, lai to varētu noteikt, bet netraucējot mērķa molekulas aktivitāti. "Tomēr esošie aktīna marķieri ir tālu prom no šī ideāla, " uzsver Sixt. Dažādu iemeslu dēļ tos var izmantot tikai ierobežotā apjomā, piemēram, tāpēc, ka tos ir sarežģīti apstrādāt vai atpazīt noteikta veida aktīna struktūras. Tomēr lielākais trūkums ir tas, ka tie dažādā mērā ietekmē aktīna darbību - un tas var sagrozīt datus. "

Izstrādāts jauns marķieris

Tieši no šī nevēlamā efekta varētu izvairīties no jauna aktīnīna marķiera, kuru komanda izstrādājusi ap Wedlich-S ldner un Sixt. Sākumpunkts bija olbaltumviela Abp140, kas saistās ar aktīnu rauga šūnās - un tādējādi pieder vairākiem simtiem zināmo aktīīnus saistošo olbaltumvielu. "Šīs klases biedri piedāvā sevi kā marķierus, jo viņi, protams, var saistīties ar aktīīnu, " saka Wedlich-S ldner. Daži tiek izmantoti arī atbilstoši. Problēma ir tā, ka to lielums var radīt traucējumus. Aktīna pavedieni faktiski ir blīvi apdzīvoti ar aktīnus saistošiem proteīniem. Un starp tām daudzas marķieru molekulas vispār ir jāpiespiež uztvert, izmantojot to fluorescējošo krāsu.

Tāpēc pētnieki arvien vairāk izmantoja īsākas Abp140 versijas, lai noteiktu, kurš proteīna reģions ir nepieciešams saistīšanai. "Par mūsu pārsteigumu palika tikai 17 olbaltumvielu veidojošo bloku fragments, " ziņo Wedlich-S ldner. Šī mazā molekula ir pakļauta virknei marķiera testu. Ar panākumiem: Lifeact, kā olbaltumvielu fragments sauca, ir atrasts visās pārbaudīti audi un šūnas, īpaši kombinācijā ar fluorescējošu krāsu. Neatkarīgi no tā, vai tas atrodas rauga šūnās, nieru šūnās, baltajās asins šūnās vai neironos: pētnieki nespēja atklāt toksisku iedarbību vai aktīna funkcijas traucējumus.

Augstāka precizitāte un jutība

"Mēs esam novērojuši lielāku precizitāti un jutīgumu, salīdzinot ar citiem marķieriem, " saka Wedlich-S ldner. Mūsu marķieris ir arī lēts ražošanai, viegli lietojams un to var pielāgot īpašām prasībām. Droši vien nav iespējams nākt klajā ar marķiera vēlēšanos. Jebkurā gadījumā gan pamatzinātnei, gan biomedicīnai ir jaunas iespējas aktīna proteīna un visu tā funkciju analīzei. "

Tikmēr Martinsried zinātnieki ir iesnieguši savu patentu Lifeact un cer, ka drīz vien uzņēmums, kas interesējas par viņu jauno produktu, nodos zinātnei un biznesam zemo cenu marķieri.

(idw - Max Planck Bioķīmijas institūts, 10.06.2008. - DLO)