Новая флуоресцентная система визуализирует накопление развернутых белков в эндоплазматическом ретикулуме

Эндоплазматический ретикулум (ЭР) — ключевая органелла, отвечающая за сворачивание и транспорт белков. Стресс сворачивания белков в ЭР приводит к накоплению развернутых или неправильно свернутых белков (ER stress), что активирует ответ на развернутые белки (UPR). Однако UPR может активироваться и без ER stress. Расшифровка сложной взаимосвязи между ними критически важна для понимания клеточного стресса в норме и при патологии.

В исследовании, опубликованном в Cell Reports 11 июня, ученые под руководством профессора Ван Ликуня из Института биофизики Китайской академии наук разработали новую флуоресцентную репортерную систему. Она позволяет в реальном времени визуализировать накопление развернутых белков в просвете ЭР в живых клетках.

Система создана путем слияния:

• Люминального домена сигнального белка ЭР PERK (PERK(LD))
• Зеленого флуоресцентного белка (EGFP)
• Пептидного сегмента, склонного к образованию гексамеров (HOTag)

При связывании с развернутыми белками система быстро и обратимо формирует флуоресцентные кластеры, видимые с помощью конфокальной микроскопии. В клетках HeLa и COS-7 система показала высокую чувствительность и обратимость.

Методами ко-локализации и иммунопреципитации ученые подтвердили прямое связывание системы с развернутыми белками. Система может количественно детектировать накопление таких белков в ЭР, демонстрируя зависимость «доза-эффект».

Исследование также выявило сложность взаимосвязи ER stress и UPR. Ученые показали, что противораковый препарат Бортезомиб вызывает различные ответы UPR в разных типах клеток, регулируя накопление развернутых белков разными механизмами.

Эта работа дает мощный инструмент для изучения динамики белкового гомеостаза ЭР и открывает новые перспективы для разработки терапевтических стратегий при заболеваниях, связанных со стрессом ЭР: нейродегенеративных болезнях, диабете и раке.