Измерение количества молекул белка внутри клеток

Исследователям из Instituto Gulbenkian de Ciência (Португалия) под руководством Ларса Янсена впервые удалось измерить количество молекул белка, необходимое для формирования важной структуры хромосомы — центромеры — в живых человеческих клетках. Исследование опубликовано в открытом научном журнале eLife.

Контекст и проблема

Центромеры — это белковые структуры на хромосомах, которые обеспечивают правильное расхождение хромосом к дочерним клеткам во время деления. Ранее было установлено, что ключевую роль в функционировании центромер играет белок CENP-A. Однако оставалось неизвестным, сколько именно молекул этого белка требуется для формирования центромеры, что важно для понимания механизмов её сборки и поддержания.

Методология

Для решения задачи учёные использовали методы генной инженерии: ген CENP-A был сшит с геном, кодирующим флуоресцентный белок. В результате все производимые клеткой молекулы CENP-A стали флуоресцировать. Наблюдая за клетками под микроскопом, исследователи смогли измерить общую флуоресценцию в клетке и долю флуоресценции, приходящуюся на центромеры. Это позволило провести количественные расчёты.

Ключевой результат

Расчёты показали, что на центромерах человеческих клеток присутствует примерно 400 молекул CENP-A. Для подтверждения точности этого числа были использованы две дополнительные независимые методики, которые дали схожий результат.

Значение открытия

• Стабильность: Наличие около 400 молекул обеспечивает стабильность центромер. При делении клетки молекулы CENP-A распределяются между дочерними клетками, и такое количество гарантирует, что каждой из них достанется достаточно молекул для формирования новой функциональной центромеры.
• Новые методы: Представленная методика, вдохновлённая работами на дрожжах, впервые была адаптирована для количественных измерений в более сложных и разнообразных по форме и объёму человеческих клетках.
• Будущее: По словам Ларса Янсена, работа над исследованием заняла 5 лет и стала возможной благодаря развитию новых технологий. Предложенные подходы могут быть полезны другим лабораториям для перехода к количественному анализу различных биологических процессов.