Cracking des Ubiquitin -Code des Proteinabbaus knacken

Ubiquitin markiert Proteine ​​zum Abbau, wobei Ubiquitin -Moleküle in verschiedenen Typen und Zahlen kombiniert werden können, die verschiedene Ketten bilden. Forscher des Max -Planck -Instituts für Biochemie (MPIB) haben die neue Ubiread -Technologie entwickelt, um die verschiedenen Kombinationen von Ubiquitinmolekülen – dem Ubiquitin -Code – zu entschlüsseln, die bestimmen, wie Proteine ​​in Zellen abgebaut werden.

Mit Ubiread kennzeichnen Wissenschaftler fluoreszierende Proteine ​​mit spezifischen Ubiquitincodes und verfolgen deren Abbau in Zellen. Die Studie, veröffentlicht In Molekülzelleenthüllte, welcher Ubiquitin -Code intrazellulären Proteinabbau induzieren kann oder kann.

Proteine ​​sind die Bausteine ​​des Lebens, die die Zellstruktur und -funktion aufrechterhalten. Wenn jedoch Proteine ​​beschädigt, fehlgefaltet oder veraltet werden, können sie zu einer Reihe von Krankheiten führen, von Alzheimer und Parkinsons bis hin zu Krebs und Muskeldystrophie. Um dies zu verhindern, haben Zellen ein ausgeklügeltes System entwickelt, um unerwünschte Proteine ​​zum Abbau mit einem kleinen Protein namens Ubiquitin zu markieren.

Ubiquitin ist ein zelluläres Tag, das das markiert, was mit diesem Protein passieren soll. Der Ubiquitin -Code kann ein einzelnes Ubiquitin -Tag oder mehrere Ubiquitine sein, die miteinander verbunden sind.

Leo Kiss, Erstautor und Postdoc in Brenda Schulmans Abteilung Molekulardautomaten und Signalübertragung bei der MPIB erklärt: „Der Ubiquitin -Code ist aufgrund seiner Komplexität wirklich faszinierend: Verknüpfung eines Ubiquitin -Moleküls kann auf acht Differenzierung auftreten.

„Und als ob das nicht komplex genug wäre, können verschiedene Arten von Ketten sich von vorhandenen abweihen. Mit so vielen Möglichkeiten verstehen wir die Informationen, die diese Strukturen codieren, noch nicht vollständig. Hier kommt unsere Technologie Ubiread ein – es wirkt wie ein Scanner, der das entschlüsseln kann, was diese Differenzierketten in Zellen tun.“

Die Komplexität des Ubiquitin -Codes stellt eine bedeutende Herausforderung für Forscher dar, die den Proteinabbau untersuchen. Die verschiedenen Kombinationen von Kettentypen, Längen und Formen führen zu einem großen Teil von Codes, die schwer zu entschlüsseln sind.

Eine der größten Hürden war das Fehlen eines systematischen Ansatzes zur Beobachtung des Proteinabbaus in Zellen. Aktuelle Methoden haben Einschränkungen: Während zellbasierte Ansätze in Zellen auf Bedarf keine spezifischen Ubiquitinketten erzeugen können, replizieren biochemische Methoden das in Zellen beobachtete Abbauverhalten häufig nicht. Dies hat zu widersprüchlichen Ergebnissen in verschiedenen Studien geführt.

Ubiread -Technologie

Um diesen Ubiquitin-Code zu entschlüsseln und den Proteinabbau besser zu verstehen, Kiss und Brenda Schulman in Zusammenarbeit mit Leo James, Leiter der Forschungsgruppe „Host-Pathogen-Biologie“, haben im MRC Laboratory of Molekularbiologie in Cambridge, UK, Ubiread (Ubiquitined Reporter Evaluation After Intracellular „entwickelt.

Dieser neue Ansatz ermöglicht die Untersuchung des zellulären Abbaus von Proteinen, die einen definierten Ubiquitincode tragen. Die Forscher markieren ein fluoreszierendes Protein mit einem bekannten Ubiquitin -Code. Dann liefern sie das markierte fluoreszierende Protein an die Zellen. Auf der Grundlage der Fluoreszenzintensität, die mit der Proteinmenge korreliert, können sie dem Schicksal des Proteins folgen: Wenn es noch intakt ist, bleibt die Fluoreszenz bestehen; Wenn es recycelt ist, geht die Fluoreszenz verloren.

Unter Verwendung von Ubiread stellten die Forscher fest, dass der intrazelluläre Abbau schneller ist als der Abbau desselben Substrats in einem Reagenzglas mit gereinigten Abbaumaschinen. Es dauert nur eine Minute, um die Hälfte des markierten Proteins in der zellulären Umgebung abzubauen. Darüber hinaus konnten sie zeigen, dass Proteine, die mit einer bestimmten Art von Ubiquitinkette mit dem Namen K48 markiert sind, schnell abgebaut werden, während Proteine ​​mit K63 schnell ihr Tag verlieren und das Recycling vermeiden.

Die Forscher verglichen auch verschiedene Ubiquitin -Kettenlängen. Kiss sagt: „Überraschenderweise haben bereits drei Ubiquitinmoleküle ausreichend, um das fluoreszierende Protein effektiv zu recyceln. Dieser Code kann jedoch verloren gehen, wenn diese Ubiquitine nicht direkt auf dem Substrat gebildet werden, sondern auf einer anderen Ubiquitin -Kette. Der genaue Kontext ist.“

Schulman, Direktor der MPIB, fasst: „Unsere Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Untersuchung von Ubiquitinketten und ihre Funktionen in ihrer nativen zellulären Umgebung. Wir haben gezeigt, dass Ubiread ein vielseitiges Werkzeug ist, um die intrazelluläre Abbau von Proteinen zu analysieren. Viele weitere Einblicke in das komplexe Ubiquitin -System zu gewinnen. „