Исследователи из Института молекулярной генетики Общества Макса Планка разработали новый синтетический микропептид, получивший название «переключатель уничтожения» (killswitch), для селективной иммобилизации белков в клеточных конденсатах. Это позволило выявить важные связи между микроокружением конденсатов и их биологическими функциями.
Клеточные конденсаты: специализированные области внутри клеток
Клеточные конденсаты — это специализированные области внутри клеток, существующие без мембран, где происходят критически важные биохимические реакции. Их роль в здоровье и болезнях хорошо изучена, включая участие в прогрессировании рака и вирусных инфекциях.
Ограниченность методов исследования конденсатов
Методы точного исследования и манипулирования конденсатами в живых клетках ограничены. Существующие стратегии не обладают специфичностью: они либо растворяют конденсаты без разбора, либо требуют искусственной сверхэкспрессии белков, что затрудняет изучение естественного поведения нативных клеточных белков.
Исследование «Прощупывание микроокружения конденсатов с помощью микропептида-переключателя уничтожения»
В исследовании, опубликованном в журнале Nature, авторы разработали короткий гидрофобный микропептид, способный специфически нацеливаться на белки в естественных клеточных конденсатах и иммобилизовывать их.
Используя фрагменты антител для специфического привлечения переключателя уничтожения в целевые конденсаты, меченные зелёным флуоресцентным белком (GFP), исследователи систематически манипулировали различными типами конденсатов, включая нуклеолы, ядерные пятнышки и хромоцентры, а также патологические конденсаты, образованные онкобелками слияния и аденовирусными белками.
Результаты исследования
Используя линии клеток человека и мыши, исследователи проверили действие переключателя уничтожения на различных типах конденсатов. С помощью метода флуоресцентного восстановления после фотообесцвечивания (FRAP), основанного на микроскопии и измеряющего скорость перемещения и обмена белков внутри конденсатов, они наблюдали заметную иммобилизацию целевых белков.
Дальнейшее исследование с использованием передовой масс-спектрометрии выявило специфические белки, исключённые из нуклеол после воздействия переключателя уничтожения, что привело к функциональным последствиям, таким как снижение подвижности рибосомальных белков и отделение от критически важных компонентов рибосомальной РНК.
Потенциал в терапии
Помимо фундаментальных клеточных конденсатов, команда также протестировала конденсаты, связанные с заболеваниями. В раковых клетках, управляемых онкобелками слияния, переключатель уничтожения значительно снизил подвижность конденсатов и изменил их внутренний состав. Примечательно, что в мышиной модели острого миелоидного лейкоза, вызванного слиянием белка NUP98::KDM5A, переключатель уничтожения существенно нарушил пролиферацию лейкозных клеток, намекая на терапевтический потенциал воздействия на свойства конденсатов.
Универсальность переключателя уничтожения распространилась и на вирусную патологию. Исследователи нацелились на конденсаты, образованные аденовирусным белком 52K, критически важным для сборки вирусных частиц. Здесь переключатель уничтожения не только иммобилизовал эти вирусные конденсаты, но и предотвратил накопление необходимых вирусных структурных белков, существенно снизив количество вируса более чем на 90%.
Благодаря инновационному микропептиду-переключателю уничтожения исследователи представили универсально адаптируемый метод манипулирования эндогенными конденсатами. С помощью этого подхода исследователи смогут значительно расширить наше понимание того, как микроокружение конденсатов влияет на клеточные функции и заболевания, а также исследовать новые возможности для будущих терапевтических вмешательств при раке и вирусных заболеваниях.