Учёные разработали новую технику для картирования белковых взаимодействий

Учёные создали мощный новый метод, названный BioID, для скрининга как взаимодействующих, так и соседних белков в их естественной клеточной среде. Выяснение белковых взаимодействий — ключ к лучшему пониманию механизмов болезней и разработке терапий. Работа, возглавляемая доктором Брайаном Бёрком из Института медицинской биологии (IMB) и доктором Кайлом Ру из Исследовательского центра детского здоровья Санфорда, была опубликована в Journal of Cell Biology 12 марта.

Для демонстрации возможностей BioID учёные выбрали белок ламин-A (LaA), кодируемый геном LMNA, который удерживает рекорд по количеству мутаций, связанных с множеством заболеваний человека, включая мышечную дистрофию, липодистрофию и синдромы преждевременного старения. Идентификация белков, взаимодействующих с ламином, имеет решающее значение для понимания механизмов этих редких генетических расстройств.

Существующие методы изучения белок-белковых взаимодействий, такие как биохимические подходы или дрожжевые двухгибридные системы, имеют серьёзные ограничения. Биохимические методы ограничены растворимостью белков и могут пропускать слабые или транзиторные взаимодействия, а двухгибридные системы анализируют взаимодействия в чужеродной клеточной среде, что может приводить к ошибкам.

Новый метод BioID был успешно применён к LaA. Его преимущества очевидны: BioID не только обнаружил множество уже известных белков-партнёров LaA, но и выявил ранее не охарактеризованный белок, идентифицированный как новый компонент ядерной оболочки. Это стало возможным, потому что BioID уникально сочетает два важных атрибута: он детектирует потенциальные взаимодействия в нормальном клеточном контексте и обходит проблемы, связанные с растворимостью белков.

Принцип работы BioID:

• Метод основан на мутантной биотинилигазе (BirA*), которая неселективно биотинилирует (добавляет метку-биотин) белки в зависимости от близости.
• BirA* сшили с белком-мишенью LaA, создав химерный белок.
• Этот химерный белок ввели в клетки млекопитающих, где он биотинилировал (пометил) белки, находящиеся вблизи и/или взаимодействующие с LaA.
• Меченые белки легко выделяются из сложной смеси, так как биотин очень прочно связывается со стрептавидином. Это подобно магниту, вытягивающему железные опилки.

Простая одноэтапная очистка — ещё одно преимущество техники BioID.

Цитаты исследователей:

• Доктор Брайан Бёрк: «BioID — ценный инструмент для скрининга соседних и потенциально взаимодействующих белков. Он применим к любому типу клеток, организму и целевому белку, а не только к LaA».
• Профессор Биргитте Лейн: «Картирование сетей белковых взаимодействий важно для выявления новых мишеней для терапии. BioID станет ценным дополнением к существующим методам и поможет понять механизмы болезней».