Как отследить движение белка: наносенсоры для мониторинга внутриклеточной доставки

Исследователи из Биоцентра Базельского университета разработали метод отслеживания движения белков внутри клетки. Они пометили белки крошечными наносенсорами — так называемыми нанотелами, которые позволяют учёным в реальном времени отслеживать путь белков через клетку. Метод, описанный в текущем выпуске PNAS, подходит для широкого спектра исследовательских задач.

Мембранные белки — базовый компонент каждой клетки человеческого тела, играющий жизненно важную роль в её структуре, метаболизме и транспорте. Они обеспечивают перенос многих веществ, таких как гормоны и другие белки, с поверхности клетки внутрь или наружу.

Определить распределение мембранных белков в клетке довольно легко. Отследить пути, которые они проходят внутри клетки, и определить их конечный пункт назначения значительно сложнее. Новый инструмент на основе нанотел, разработанный исследовательской группой Шписса в Биоцентре, позволяет наблюдать движение белков внутрь и из клетки. В будущем этот количественный метод можно будет применять для изучения молекулярных механизмов транспорта внутри клеток.

Крошечные антитела в роли наносенсоров

Исследователи использовали так называемые нанотела — крошечные фрагменты антител. Они состоят только из одной белковой цепи и, в отличие от антител, состоящих из четырёх белков, имеют преимущество: их размер примерно в десять раз меньше, они очень компактны и стабильны. «Нанотела были первоначально получены от верблюдов и лам. Мы модифицировали нанотела так, чтобы производить их с помощью бактерий и использовать в качестве наносенсоров», — говорит профессор Мартин Шписс.

Нано-метки позволяют отслеживать в реальном времени

Нанотела можно генетически модифицировать для флуоресценции. «Мы прикрепляем их, как метку, к целевому белку, где они остаются закреплёнными независимо от того, каким путём белок попадает в клетку», — объясняет Доминик Бюзер, постдок в лаборатории Мартина Шписса и первый автор исследования. С помощью микроскопа можно наблюдать путь проникновения и распределение поверхностных белков в живых клетках.

«Наносенсор с его флуоресцентным красителем делает видимыми точные движения белков. Это позволяет нам отслеживать естественные пути, по которым белки попадают в клетку, а также скорость их транспорта внутри клетки». Кроме того, исследователи модифицировали нанотела таким образом, чтобы белки можно было локализовать в клетке с помощью электронного микроскопа.

В будущем исследовательская группа планирует применить этот новый метод для отслеживания различных белков и более детального изучения их транспортных путей.