В простой клетке содержится 42 миллиона молекул белка, выяснили учёные
Исследователи под руководством профессора биохимии Университета Торонто Гранта Брауна впервые получили надёжные оценки количества молекул для каждого белка в клетке. Общий итог — около 42 миллионов белковых молекул в простой клетке дрожжей. Результаты опубликованы в журнале Cell Systems.
Работа выполнена совместно с Анастасией Барышниковой, выпускницей U of T, ныне главным исследователем в биотехнологической компании Calico.
Проблема произвольных единиц
Учёные годами изучали содержание белков, но результаты представлялись в произвольных единицах, что создавало путаницу и затрудняло сравнение данных между лабораториями. Например, при использовании флуоресцентных меток разные приборы регистрировали разную яркость свечения клеток.
Решение: дрожжи как модель
Для перевода произвольных измерений в количество молекул на клетку аспирант Брэндон Хо использовал пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae). Это единственный организм, для которого благодаря 21 отдельному исследованию существует достаточно данных, чтобы рассчитать количество молекул для каждого из ~6000 белков, кодируемых геномом дрожжей.
Ключевые результаты анализа
- Общее количество белковых молекул в клетке дрожжей оценивается в ~42 миллиона.
- Большинство белков присутствует в узком диапазоне — от 1000 до 10 000 молекул.
- Некоторые белки чрезвычайно многочисленны — более полумиллиона копий.
- Другие существуют в количестве менее 10 молекул на клетку.
Значение работы
- Механизмы контроля: Анализ позволил получить представление о том, как клетки регулируют количество различных белков.
- Предсказание функции: Обнаружена корреляция между количеством белка и его ролью в клетке, что открывает путь к использованию данных об abundance для предсказания функций белков.
- Валидация метода: Хо показал, что широко используемая практика сшивки флуоресцентных меток с белками мало влияет на их количество в клетке, что снимает опасения о возможном искажении данных.
Данные будут доступны исследователям по всему миру через базу данных Saccharomyces Genome Database. Как отметил старший биокуратор базы Роберт Нэш, представление содержания белков в «общем и интуитивно понятном формате» позволит другим учёным пересмотреть эти данные, облегчить сравнение между исследованиями и генерацию гипотез.