Даже при том, что скопление белка распространено в биологии, многие причины и последствия неизвестны. Это в основном, потому что никакой простой, стандартизированный инструмент исследования не существует, чтобы изучить это явление в живых клетках.
Теперь, доцент Ахмад С. Халиль (BME) наряду с коллегами из MIT и Института Белых угрей Биомедицинского Исследования, среди других, построил синтетический генетический инструмент, названный yTRAP (дрожжи Транскрипционное Сообщение о Соединяющихся Белках) к количественно смыслу, измеряет и управляет скоплением белка в живых клетках. Работа, изданная в Клетке как тема номера, детализирует, как команда развивала yTRAP и затем использовала его, чтобы изучить множество совокупностей белка, включая белки, важные для болезни, связывающие белки РНК и прионы.Прионы – специальная, наследственная форма скопления и являются самыми известными передачей нейродегенеративных заболеваний у млекопитающих.
Но они также используются организмами, чтобы выполнить разнообразный набор выгодных функций, которые только начинают определяться. Используя новый инструмент, Халиль и команда создали датчики, чтобы отследить скопление прионов и других белков, прионы, которыми управляют, чтобы спроектировать синтетические воспоминания в клетках, определенные гены, которые могут вылечить клетки прионов и позволили исследованиям высокой пропускной способности изучить то, что может влиять на скопление белка и его последствия.
Хотя развито и проверено в дрожжах, yTRAP мог позволить ученым проверять и развивать лечение в настоящее время неизлечимых болезней и потенциально включать новые, выгодные функции в других типах клеток.Инструмент состоит из двух частей – пары части к белку интереса и других продуктов флуоресцентный сигнал измерить объем скопления в клетке. Каждая часть может быть настроена, чтобы изучить различные белки или выразить различные гены и сигналы.
Например, они смогли иметь размеры, как один прион влиял на другого, разрабатывая двойной датчик, который произвел или красный или зеленый флуоресцентный сигнал в зависимости от того, насколько богатый каждый прион был.В дополнение к отслеживанию прионных государств yTRAP может также использоваться, чтобы управлять теми государствами.
Поскольку прионы наследственны, как только они вызваны в клетке, все клетки в более поздних поколениях унаследуют то же самое прионное государство. «Прионы – биологический эквивалент выключателя пуговицы – Вы не должны держать палец на выключателе, чтобы держать свет на», говорит Халиль.Они использовали эту подобную выключателю наследственную собственность прионов построить синтетическое устройство памяти. Тепло активировало прион, чтобы соединиться в партии клеток и чем более горячий это добралось, тем больше совокупностей сформировалось. Затем 10 поколений позже, клетки, которые никогда не выставлялись теплу, поддержали тот же самый уровень скопления, которое сделали их предшественники.
Это синтетическое клеточное устройство памяти похоже на установку светорегулятора на тот свет – чем более яркий свет добирается, тем больше совокупностей сформируется в населении клетки. Кроме того, исследователи использовали yTRAP в качестве части метода, чтобы определить гены, которые могли использоваться, чтобы по существу выключить прионы, вручая исследователям способность к пуговице что выключатель в другом направлении.Халиль и его команда также продемонстрировали, как инструмент может использоваться, чтобы изучить другие белки, включая связывающие белки РНК. У многих из этих белков в дрожжах и людях есть общие черты прионам, и мутации тех общих черт были связаны с нейродегенеративными заболеваниями как АЛЬС.
С помощью инструмента они раскрыли скопление склонные связывающие белки РНК, контролировали последствия их скопления и выполнили экраны высокой пропускной способности, чтобы видеть, как скопление одного белка влияет на другого.«Совокупности белка могут заставить клетку получать или терять функцию», говорит Халиль. «Это могло быть выгодно или вредно. Например, это могло позволить клетке переживать напряженные условия или изменять ее метаболическую функцию, чтобы переварить другой тип сахара.
И открытие этих выгодных функций часто было случайно». С yTRAP Халиль надеется изменить это.
Все эти функции yTRAP обеспечивают, позволит исследователям обнаруживать новые совокупности белка, чтобы отследить их сложные поведения и искать факторы и наркотики, которые изменяют скопление белка, как, потенциальное лечение в настоящее время неизлечимых нейродегенеративных заболеваний, или, на обороте, выясняет, как включить выгодную функцию совокупности.