Система EXSISERS: «Магический трюк» для отслеживания изоформ белков в живых клетках

Протеом человека значительно больше генома, так как один ген может производить несколько вариантов белков — изоформ. Их дисбаланс связан со многими заболеваниями. Новая биоинженерная репортёрная система, разработанная в Центре Гельмгольца в Мюнхене и Мюнхенском техническом университете, впервые позволяет отслеживать экспрессию белковых изоформ в реальном времени в живых клетках. Метод помогает расшифровать лежащие в основе регуляторные механизмы и позволяет проводить скрининг потенциальных молекулярных вмешательств.

Более 90% наших генов в результате альтернативного сплайсинга производят несколько вариантов матричной РНК (mRNA), из которых лишь некоторые транслируются в конкретную белковую изоформу в конкретной клетке в заданный момент времени. Традиционные методы детекции альтернативного сплайсинга — это в основном трудоёмкие измерения в единый момент времени, которые не могут надёжно отслеживать, какие белковые изоформы фактически транслируются в клетке с течением времени.

Исследователи разработали новую биоинженерную репортёрную систему EXSISERS. Её идея заключается в генерации сигнала (например, света) в момент трансляции конкретной белковой изоформы. Это возможно благодаря дизайнерским репортёрным белкам, которые могут вырезать себя из зарождающейся аминокислотной цепи — они являются самоудаляющимися.

«По аналогии со знаменитым магическим трюком разрезания и восстановления верёвки, удаление репортёра не оставляет шрама в естественных белковых изоформах», — говорит Донг-Джинн Джеффри Чыонг.

Метод уже был применён к культивируемым человеческим клеткам. Одна из целей — анализ экспрессии изоформ белка Tau, связанного с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона. Это делает изоформы Tau потенциальной мишенью для будущей молекулярной терапии.

«Биоинженерия, вдохновлённая естественными биомолекулярными процессами, позволит нена invasively наблюдать многие другие фундаментальные клеточные процессы», — говорит Гил Грегор Вестмайер. — «Чем больше клеточных параметров мы можем отслеживать, тем лучше мы можем разрабатывать целевые молекулярные вмешательства для будущей клеточной терапии».

Исследователи уже сотрудничают с несколькими академическими лабораториями, которые используют новую репортёрную систему для более полного понимания экспрессии изоформ в клетках и её роли в заболеваниях.