Wissenschaftler haben eine neue Methode zur Zählung markierter Proteine in lebenden Zellen entwickelt, die zu einem wertvollen Standardinstrument in der biomedizinischen Forschung werden könnte.
Diese leistungsstarke neue Technik, bekannt als Protein-tag Degree of Labeling (ProDOL), bietet einen robusten und vielseitigen Ansatz zur genauen Bestimmung der Markierungseffizienz, also der Anzahl der Proteine, die in lebenden Zellen mit fluoreszierenden Markern markiert sind, in der Mikroskopie, einem entscheidenden Aspekt der Proteinquantifizierung in der biologischen Forschung.
Die Methode wurde von einem Forscherteam der Herz-Kreislauf-Wissenschaften und der School of Chemistry der Universität Birmingham in Zusammenarbeit mit mehreren internationalen Institutionen entwickelt. Die Ergebnisse, die das Potenzial von ProDOL unterstreichen, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Proteinmarkierung deutlich zu verbessern, wurden in einer kürzlich erschienenen Studie veröffentlicht in Naturmethoden.
Die Fluoreszenzmikroskopie ist seit langem ein Eckpfeiler der biomedizinischen Forschung und ermöglicht es Wissenschaftlern, Proteine in Zellen zu erkennen und zu analysieren. Die Genauigkeit dieser Analysen hängt jedoch stark von der Fähigkeit ab, festzustellen, wie viele Proteine mit fluoreszierenden Markern markiert sind, ein Parameter, der als Markierungsgrad (DOL) bezeichnet wird. Bestehende Methoden zur Messung des DOL weisen Einschränkungen auf, was häufig zu unterschiedlichen Markierungseffizienzen und unspezifischen Signalen führt.
„ProDOL wurde entwickelt, um diese Herausforderungen anzugehen, indem es eine schnelle und zuverlässige Methode zur Quantifizierung der Markierungseffizienz bietet“, sagte Professor Dirk-Peter Herten, leitender Forscher der Abteilung für Herz-Kreislaufwissenschaften der Universität Birmingham. „Dieses Tool ermöglicht die Optimierung von Protein-Tag-Markierungsstrategien und liefert genaue Messungen der Proteinkopienzahlen in Zellstrukturen.“
„Mit seiner bewährten Genauigkeit und Anpassungsfähigkeit wird ProDOL zu einem Standard- und wertvollen Werkzeug auf dem Gebiet der biomedizinischen Forschung werden und den Weg für präzisere und aufschlussreichere Studien zellulärer Funktionen ebnen. Es ist außerdem äußerst vielseitig und kann auf verschiedene Zelltypen und experimentelle Bedingungen angewendet werden.
„Dies könnte in Zukunft zum Beispiel zu einem besseren Verständnis zellulärer Signalprozesse bei der Aktivierung von Immunzellen oder Blutplättchen führen, die im Rahmen verschiedener Erkrankungen relevant sind, unter anderem bei Entzündungen, Immundefizienzen und verschiedenen Herz-Kreislauf-Erkrankungen.“
Reale Anwendungen und zukünftige Richtungen
In der Studie wurde ProDOL eingesetzt, um zu untersuchen, wie das HIV-1-Virus die Reaktion von CD4-T-Immunzellen beeinflusst.
In Zusammenarbeit mit Professor Oliver Fackler von der Abteilung für Infektiologie, Integrative Virologie am Universitätsklinikum Heidelberg wurde die Wirksamkeit von ProDOL bei der Messung der Gesamt- und aktivierten Kopienzahl nachgewiesen, indem sowohl die Gesamt- als auch die aktive Zahl von Helferproteinen in winzigen Signalclustern von Immunzellen gezählt wurden.
Darüber hinaus hat Professor Ursula Klingmüller von der Abteilung Systembiologie der Signaltransduktion am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) zum Design der Sonden für Anwendungen in lebenden Zellen beigetragen und so die Robustheit und Anwendbarkeit der Technik in dynamischen biologischen Systemen sichergestellt.
Mehr Informationen:
ProDOL: eine allgemeine Methode zur Bestimmung des Markierungsgrades für die Optimierung der Produktion und die molekulare Zählung, Naturmethoden (2024). DOI: 10.1038/s41592-024-02376-6