Визуализация синтеза белка в естественной среде

Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) разработали новый метод визуализации белков, производимых микроорганизмами в их естественной среде, например, в мутной воде пруда с лилиями в кампусе.

Метод, названный BONCAT (bioorthogonal non-canonical amino-acid tagging), позволяет получить представление о том, как некультивируемые микроорганизмы (которые сложно вырастить в лаборатории) реагируют и адаптируются к стимулам окружающей среды в пространстве и времени.

Как работает BONCAT:

• Используются "неканонические" аминокислоты — синтетические молекулы, которые в норме не встречаются в природных белках и несут химические метки.
• Эти аминокислоты добавляют в образцы окружающей среды (например, воду из пруда), где их поглощают микроорганизмы и включают во вновь образующиеся белки.
• Затем добавляется флуоресцентный краситель, который "прикрепляется" к метке, позволяя визуализировать новые белки внутри клетки.

Пример визуализации из исследования:

• Вся микробная сообщество окрашена в синий (ДНК-краситель).
• Пресноводные Gammaproteobacteria — в красный (флуоресцентная РНК-проба).
• Вновь созданные белки — в зеленый (BONCAT).
• Клетки, окрашенные в зеленый и оранжевый (совмещение красного и зеленого), — это бактерии, которые активно синтезируют белки.

Применение метода:

Метод применим практически к любому образцу. Он позволяет идентифицировать активные микроорганизмы в ответ на конкретные стимулы. Например, можно добавить в образец метан и синтетическую аминокислоту, чтобы определить, какие клетки начали производить новые белки в его присутствии.

"Вы можете начать сортировать эти организмы и, возможно, использовать это для определения времени обновления белка. Эти вопросы обычно не поддаются изучению для некультивируемых организмов в окружающей среде", — говорит профессор Виктория Орфан.

В настоящее время метод также применяется на образцах глубоководных отложений, где смешанные группы бактерий и архей катализируют анаэробное окисление метана.

Исследование, описывающее BONCAT, было опубликовано на обложке августовского номера журнала Environmental Microbiology.