Ученые визуализировали более 10 000 белков плодовой мушки

Человеческий геном кодирует более 20 000 различных белков, однако молекулярная роль многих из них неизвестна. Поскольку большинство белков консервативны от мухи до человека, понимание их молекулярной роли у мух может стать первым шагом к терапии различных человеческих заболеваний, часто вызываемых аномально функционирующими белками. Консорциум ученых из Институтов биохимии им. Макса Планка в Мартинсриде, молекулярной клеточной биологии и генетики в Дрездене и Национального центра биологических наук (NCBS) в Бангалоре достиг важной вехи в понимании функции этих белков, используя плодовую мушку.

Большинство клеточных функций обеспечивается действием 20 000–25 000 белков, закодированных в человеческом геноме. Однако для многих тысяч из них функция до сих пор остается загадкой, часто неизвестно, в каких типах клеток и где именно внутри клеток они находятся. Локализация белка — важная информация, являющаяся первым шагом к определению его молекулярной функции.

Белки мухи

Расшифровка функции белка часто начинается на более простых модельных организмах, таких как черви или мухи. Геном плодовой мушки содержит около 13 000 генов, кодирующих белки, многие из которых очень похожи на человеческие.

Чтобы вывести эти исследования на системный уровень, группы под руководством Франка Шнорера (Институт им. Макса Планка, Мартинсрид), Павела Томанчака и Михаила Сарова (Институт им. Макса Планка, Дрезден) и К. Виджая Рагхавана (NCBS, Бангалор) создали крупный ресурс для визуализации белков у Drosophila melanogaster.

Ученые прикрепили зеленый флуоресцентный белок (GFP) к 10 000 этих генов, кодирующих белки, in vitro. Каждый меченый ген можно затем повторно ввести в геном мухи в качестве «трансгена», создавая «ТрансгенОм» мухи.

«Таким образом, мы создали 880 различных линий мух, каждая из которых экспрессирует свой флуоресцентно меченый белок», — объясняет Франк Шнорер. Эти белки можно наблюдать с помощью флуоресцентной видеомикроскопии в различных типах клеток развивающейся мушки.

Для более чем 200 белков ученые задокументировали их локализацию в ходе развития мухи, начиная с ооцита, который развивается в эмбрион и, наконец, во взрослую особь. Группа Томанчака использовала микроскопию на световом листе, чтобы заснять появление белков в клетках эмбриона в течение первого дня его развития. Группа Шнорера использовала этот ресурс для изучения локализации белков в мышцах. Как и в человеческих скелетных мышцах, мышцы мухи содержат сложные мини-машины — саркомеры, которые производят механические силы, обеспечивающие движение.

«Пока мы изучили только 200 из этих трансгенных линий. Будущая задача заключается в систематической визуализации локализации этих белков во многих тканях мухи, и этого лучше всего достичь, привлекая мощное сообщество исследователей Drosophila», — прогнозирует Павел Томанчак. Этот ресурс окажет огромное влияние на понимание не только биологии мухи, но и функции белков в различных типах человеческих клеток.