Высокопроизводительный метод команды позволяет исследователям быстро проверять гены, лекарства, мутации или новые состояния, которые влияют на белковые агрегаты, предлагая новые способы изучения их причин и потенциальных новых методов лечения.«Частично стимулом для нашей работы является то, что эти белковые агрегаты было очень трудно изучать и отслеживать количественно», — сказал Грег Ньюби, докторант Института биомедицинских исследований Уайтхеда при Массачусетском технологическом институте, который проводил исследование. «С помощью нашей системы мы можем быстро измерить огромную популяцию клеток и точно обнаружить даже редкие клетки, которые содержат агрегаты белка или растворенные агрегаты белка».Ньюби представит инструмент, называемый дрожжевой транскрипционной отчетностью об агрегации белков, или yTRAP, на конференции Allied Genetics Conference, организованной Генетическим обществом Америки 16 июля.Белковые агрегаты образуются, когда слипаются десятки или тысячи неструктурированных белков.
Хотя они наблюдаются во многих типах клеток, их причины и последствия не совсем понятны. Помимо ряда серьезных нейродегенеративных заболеваний, агрегаты связаны с прионными заболеваниями, классом нарушений, при которых нарушенные белки действуют как инфекционные агенты. В то же время некоторые белковые агрегации связаны с полезными функциями, такими как облегчение формирования воспоминаний и защита клеток от вирусов.
Чтобы создать новую систему, Ньюби и его коллеги разработали синтетический или созданный человеком ген, который заставляет клетку изменять свою флуоресценцию, когда интересующий белок накапливается в сгусток. Они вставили ген в дрожжи, чтобы создать популяцию клеток, которые можно быстро и автоматически проверять на агрегацию.Существующие методы, используемые для обнаружения скоплений белков, имеют ограниченное исследовательское применение, поскольку они трудоемки, не могут использоваться на живых клетках или не дают надежных количественных данных.
Ньюби сказал, что новая система команды готова к использованию в различных исследовательских целях. «Хотя всегда есть области, в которых мы могли бы рассмотреть возможность расширения сенсорных возможностей, я думаю, что сейчас мы находимся на таком этапе, когда любой может использовать нашу систему для отслеживания агрегации представляющих интерес белков или для поиска лекарств, которые модулируют эти агрегации», — сказал он. сказал.Команда применила свой инструмент для изучения белковых агрегатов, вызывающих болезнь Хантингтона, разрушительное и неизлечимое нейродегенеративное заболевание. У многих людей с этим заболеванием расширяется область генома, называемая хантингтином; Известно, что длина этой области влияет на время начала заболевания.
Исследователи смогли использовать расширенный хантингтин в дрожжах, чтобы отследить, как он влияет на агрегацию других клеточных факторов.«Это помогает нам понять некоторые токсические эффекты, которые Хантингтон оказывает на наши клетки», — сказал Ньюби. «Теперь мы можем напрямую измерить каждый белок и определить, не влияет ли он на него».
Они также использовали эту технологию для исследования двух прионов дрожжей. Они обнаружили генетические мутации в гене приона, способные вылечить каждый из прионов, но были удивлены, обнаружив, что мутации для двух прионов были в совершенно разных классах.«Это говорит нам о том, что одни и те же мутации или даже одни и те же мутации могут не влиять на агрегацию различных белков», — сказал Ньюби. «Это говорит о том, что нам может потребоваться индивидуальный скрининг каждого белка, если мы хотим выяснить, как мы можем вызвать его агрегацию или остановить агрегацию».
Команда также применила свою систему скрининга для изучения явления, известного как переключение прионов, при котором популяции дрожжей переключаются на различные прионные состояния в ответ на стрессорный фактор окружающей среды. Считается, что это явление является адаптивным механизмом, который увеличивает шансы населения на выживание в контексте быстро меняющейся окружающей среды.Система скрининга в настоящее время основана на дрожжах, но Ньюби сказал, что команда планирует адаптировать ее для использования с культурами человеческих клеток в ближайшие месяцы. «Все индивидуальные компоненты, которые мы использовали, каждый из синтетических белков, должны одинаково хорошо работать в клетках человека, как и в дрожжах», — сказал он. «Мы думаем, что можем перенести это в человеческие клетки и отслеживать белки болезней человека в их естественном контексте».
Это исследование будет представлено в субботу, 16 июля, с 14.00 до 14.15. во время сессии «Пересмотр классической генетики с помощью новых технологий», Crystal Ballroom G2 в рамках конференции Allied Genetics Conference, Orlando World Center Marriott, Орландо, Флорида.Эта работа финансируется Фондом Дж. Гарольда и Лейлы Ю. Мазер и грантом NIH GM025874 для Сьюзан Линдквист, стипендией NSF для аспирантов Грегу Ньюби, наградой NSF CAREER Award MCB-1350949 Ахмаду (Мо) Халилу и фондом Boehringer Ingelheim Fonds.
Братство Сильвии Кириаков.