Белки, способные к самосборке, могут хранить клеточные «воспоминания»
Инженеры MIT разработали метод, позволяющий клеткам записывать историю активации своих генов и клеточных путей в длинную белковую цепь, которую можно визуализировать с помощью светового микроскопа.
Принцип метода
- Клетки программируют на непрерывное производство белковых субъединиц, которые самособираются в длинные филаменты.
- Большинство субъединиц содержат один тип эпитопной метки (HA).
- Субъединица с другой меткой (V5) производится только при наступлении конкретного клеточного события (например, активации определённого гена).
- Последовательность добавления меток HA и V5 в растущую цепь фиксирует временную шкалу событий.
- Позже цепь можно окрасить флуоресцентными антителами и «прочитать» под микроскопом, восстановив хронологию.
Возможности и применение
- Изучение процессов: метод может пролить свет на формирование памяти, реакцию на лекарства и экспрессию генов.
- Запись в культуре и in vivo: систему успешно испытали на нейронах в чашке Петри и в мозге мышей, записав воздействие препарата.
- Модульность: систему можно адаптировать для детекции разных событий (деление клеток, активация киназ) путём замены эпитопных меток.
Ограничения и перспективы
- Длительность записи ограничена размером клетки, так как цепь не может расти бесконечно.
- Существует компромисс между длительностью записи и временным разрешением. Запись можно растянуть на недели, замедлив синтез цепи, но это снизит частоту фиксации событий.
- В будущем систему планируют доработать для записи нескольких типов событий в одной цепи за счёт увеличения разнообразия субъединиц.
Цитата: «Мы надеемся использовать этот тип белковой самосборки для записи активности в каждой отдельной клетке. Это не просто снимок во времени, но и запись прошлой истории, подобно тому, как годичные кольца деревьев постоянно храня информацию по мере роста», — говорит Чаньянг Линху, ведущий автор исследования.
Исследование опубликовано в журнале Nature Biotechnology.