Новый метод микроскопии для анализа белковых комплексов

Исследователи из Центра имени Гельмгольца в Юлихе и Берлинского института здравоохранения при клинике Шарите разработали новый метод определения количества субъединиц в белковых комплексах. Метод является развитием микроскопии сверхвысокого разрешения с локализацией одиночных молекул (SMLM), за создание которой в 2014 году была присуждена Нобелевская премия по химии. Новая техника позволяет анализировать состав белковых комплексов в интактных (неповреждённых) клетках.

Принцип метода DCC-SMLM

Новый метод основан на классической SMLM, но белки маркируются не одним, а двумя разными флуоресцентными белками. Эта особенность дала название методу — DCC-SMLM, где «DCC» означает «двухцветная колокализация». Степень перекрытия (колокализации) двух цветовых сигналов используется для расчёта среднего количества субъединиц на один белковый комплекс.

Значение для биомедицины

Многие белки функционируют не поодиночке, а как субъединицы более крупных белковых комплексов. Знание количества субъединиц важно для понимания причин заболеваний, связанных с нарушением сборки таких комплексов. Например, это дефекты сборки ионных каналов при сердечных аритмиях, эпилепсиях или дисфункции почек.

Преимущества перед классическим методом

Применение классического метода SMLM ограничено его чувствительностью к фоновым сигналам, которые неизбежны в интактных биологических образцах. Новая техника DCC-SMLM значительно менее чувствительна к таким мешающим сигналам и позволяет точно подсчитывать субъединицы даже при использовании менее эффективных флуоресцентных маркеров. Это даёт возможность изучать белковые комплексы в клеточной мембране интактных клеток.

Практические результаты

В своей работе исследователи смогли выяснить состав комплексов, ответственных за транспорт нейромедиатора глутамата в нервных клетках. Учёные также показали, что белковые комплексы так называемого семейства SLC26 состоят из двух субъединиц даже в интактных клетках.

Эти комплексы встречаются, например, в кишечнике, почках и волосковых клетках внутреннего уха, где они функционируют как моторные белки и обеспечивают исключительную чувствительность слуха. Предыдущие исследования давали противоречивые данные, предсказывая четыре субъединицы в интактных клетках, но только две субъединицы на комплекс в очищенных белках.

Исследование опубликовано в журнале eLife.