Нагрев белков для понимания работы генов
Исследователи из EMBL разработали инновационный подход для одновременного измерения активности тысяч генов. Новая работа команд Савицкого и Типаса, опубликованная в Nature, описывает применение метода на E. coli, что углубляет понимание функций и взаимодействий генов.
Профилирование термического протеома раскрывает функцию бактериальных белков
В основе исследования лежит метод профилирования термического протеома (TPP), разработанный руководителем группы EMBL Михаилом Савицким в 2014 году. TPP основан на принципе, что воздействие тепла вызывает разрушение структуры белков — они «денатурируют» и становятся нерастворимыми.
Команда применила TPP к живым бактериям E. coli, нагревая клетки до разных температур, чтобы исследовать, какая часть каждого белка в клетке оставалась растворимой. Температура денатурации белка может рассказать о его состоянии, активности и участии во взаимодействиях (например, с лекарством или другим белком), поскольку структура белка меняется при любом взаимодействии.
Эксперимент провели на 121 мутанте E. coli, у каждого из которых был удалён один ген. Учёные профилировали мутантов по одному с помощью TPP, изучая экспрессию всех белков клетки и температуру их денатурации. Это дало уникальное представление о функциях и взаимодействиях сотен малоизученных белков.
Сложность работы с эссенциальными белками
Традиционный метод изучения отдельных белков — удаление кодирующих их генов — неприменим к эссенциальным белкам, необходимым для выживания клетки. Техника, использованная в этом исследовании, представляет собой большой шаг вперёд.
«Мы обнаружили, что хотя уровни этих белков не менялись у изученных мутантов (что затрудняет их изучение через измерение экспрессии), их термическая стабильность менялась довольно часто», — говорит Андре Матеус, первый автор статьи. Изменение термической стабильности эссенциальных белков связано с изменениями в их активности.
Исследование проводилось на E. coli, но учёные надеются применить аналогичный подход к другим, менее изученным организмам. Одна из целей — микробиом человеческого кишечника, экосистема, связанная с множеством аспектов здоровья и болезней, от функции мозга до работы иммунной системы.