Рождение и смерть белков в отдельной клетке
Количество белков внутри клеток колеблется со временем, что влияет на различные функции клеток. Клетки постоянно синтезируют и деградируют белки, и исследования показывают, что этот "эффект качелей" действительно влияет на функцию клетки.
В случае со стволовыми клетками постоянные вариации транскрипционных факторов (белков, регулирующих экспрессию генов) имеют важные последствия для их способности дифференцироваться в зрелые клетки. Однако до конца не понятно, как синтез и деградация белка работают вместе, регулируя эти колебания.
Лаборатория Дэвида Сутера в EPFL совместно с командой Феликса Наефа разработала новый метод, позволяющий различать изменения в синтезе белка и изменения в его деградации в отдельных живых клетках. Метод, опубликованный в Molecular Cell, использует флуоресцентный таймер в комбинации с импульсно-хейзовой флуоресцентной меткой — техникой, позволяющей отслеживать клеточный процесс во времени.
Используя новый метод, учёные сделали два открытия:
- Скорости синтеза и деградации белка значительно меняются в течение клеточного цикла: почти половина белков перестаёт деградировать во время митоза.
- Скорости деградации белка сильно различаются между отдельными клетками. Эта вариабельность затрагивает все белки в схожей степени, что указывает на колебания в активности протеасом — белковых комплексов, разрушающих ненужные или повреждённые белки. Примечательно, что эти различия компенсируются соответствующими изменениями в скоростях синтеза белка, тем самым сводя к минимуму вариабельность уровней экспрессии белка между клетками.
«Представьте это как две фабрики, — объясняет Дэвид Сутер. — Фабрика А производит много некачественного продукта X, который быстро выходит из строя. Фабрика B производит меньше высококачественного продукта Y, который работает дольше».