Метод на основе везикул позволяет изучать белки в их естественном состоянии, минуя использование детергентов

от

Мембранные белки играют ключевую роль в многочисленных биологических процессах и являются важными мишенями для лекарственных препаратов. На протяжении десятилетий учёные использовали детергенты для извлечения мембранных белков из клеточных мембран для структурных исследований.

Хотя подходы с использованием детергентов значительно продвинули наше понимание структур мембранных белков, они имеют определённые ограничения, такие как ресурсоёмкий скрининг детергентов и отсутствие нативных мембранных липидов, что может препятствовать исследованиям регуляции, опосредованной липидами.

Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа под руководством профессора Данга Шанъю из Отдела наук о жизни Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) разработала новый метод на основе везикул, который сохраняет нативную липидную среду мембранных белков. Этот метод может продвинуть структурные и функциональные исследования.

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

После четырёх лет систематических исследований команда профессора Данга обошлась без очистки с помощью детергентов, напрямую создавая везикулы, содержащие целевой белок из клеточных мембран. Этот подход позволил получить образцы, пригодные для крио-ЭМ-визуализации и структурных исследований.

Команда разработала комплексный рабочий процесс для подготовки, очистки и контроля качества образцов везикул, сделав этот метод применимым к различным мембранным системам.

Чтобы решить проблему сильного фонового сигнала и помех, вызванных нативной мембранной структурой, они разработали подход сортировки микрофотографий, интегрированный с моделью искусственного интеллекта, для специфической изоляции высококачественных частиц мембранных белков.

Они успешно применили этот метод к нескольким системам мембранных белков, определив структуру чрезмерно экспрессированного белка AcrB в клеточных мембранах E. coli с разрешением 3,9 Å и структуру нативного комплекса дыхательной цепи III в митохондриальных внутренних мембранах сердца свиньи с разрешением 3,0 Å.

Лю Ханг, кандидат наук из команды профессора Данга и первый автор исследования, сказал: «Используя междисциплинарный подход профессора Данга, наша команда успешно разработала комплексную систему для структурных исследований мембранных белков на месте, охватывающую как подготовку образцов, так и обработку данных, что позволяет преодолеть ранее непреодолимые трудности».

По сравнению с традиционными методами, основанными на использовании детергентов, этот новый подход предлагает ключевые преимущества, включая более низкую стоимость, простоту в эксплуатации и удобство использования. Он сохраняет нативную мембранную среду и ключевые липидные молекулы, максимально сохраняя естественную конформацию белка.

Метод также демонстрирует универсальность, делая его применимым к различным мембранным белкам у разных видов и клеточным мембранным структурам. Он обещает значительно упростить работу исследователей, упростить определение структур мембранных белков и расширить возможности крио-ЭМ-структурной биологии.

«Эта платформа на основе везикул сохраняет физиологические липидные среды, устраняя при этом трудности, связанные с скринингом детергентов», — пояснил профессор Данг. «Она предоставляет возможность изучать мембранные белки в их естественной среде. При дальнейшей оптимизации мы стремимся достичь структурного протеомики мембранных белков в конкретных биологических мембранных системах, таких как митохондрии, в различных физиологических и патологических условиях, что позволит получить ценную информацию о заболеваниях».

Предоставлено Гонконгским университетом науки и технологий.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте