‘Цифровые снимки’ показывают пейзаж белка митохондриального контроля качества: Исследователи разрабатывают новую технологию, чтобы проанализировать в беспрецедентных деталях, как клетки начинают удаление поврежденных митохондрий

Эта задача жизни-или-смерти гарантирует выживание клетки и организма, которому это принадлежит. Сбои в способности клетки удалить поврежденные митохондрии были связаны с условиями в пределах от рака к нейродегенеративному заболеванию – особенно болезнь Паркинсона, при которой властолюбивые нейроны очень уязвимы для токсичных эффектов дефектных митохондрий.В выпуске 19 апреля Молекулярной Клетки, отчет ученых Медицинской школы Гарварда, развивавший новую технику, чтобы проанализировать, с беспрецедентной количественной точностью, как клетки начинают удаление дефектных митохондрий аутофагией клетки, или «самоедой», системой.

Методология позволила им изучать, впервые, этот процесс в человеческих нейронах, полученных из стволовых клеток.Беря «цифровые снимки» пейзажа белка как отметка клеток поврежденные митохондрии для аутофагии, исследовательская группа произвела самую четкую картину на дату динамики этого процесса, включая абсолютные измерения реакций модификации белка и их изобилия и изменений со временем.Результаты готовят почву для детальных изучений связей между митохондриальным повреждением, некрозом клеток и болезнью, и устанавливают технологический подход, который может использоваться, чтобы раскрыть механизмы дефектных клеточных путей во многих других контекстах, сказали авторы.

«Если там когда-либо будет препаратом, который предназначается для этого пути с целью лечения болезни Паркинсона или других нейродегенеративных заболеваний, мы собираемся нуждаться в этом уровне детали, чтобы понять, как кандидаты препарата работают», сказали главный автор исследования Дж. Уэйд Харпер, HMS Bert и профессор Натали Фаллее Молекулярной Патологии и Председатель Отдела Цитобиологии.Молекулярная система сигнализации для митохондриального контроля качества включает два фермента: PINK1 киназы белка, который химически изменяет белки с фосфатом и ubiquitin ligase ИМБИРНАЯ КОВРИЖКА, которая отмечает целевые белки молекулой, названной ubiquitin.При нормальных условиях здоровые митохондрии несут мало PINK1 на своей наружной поверхности.

Когда поврежденный, однако, митохондрии накапливают PINK1, который передает фосфат ИМБИРНОЙ КОВРИЖКЕ, чтобы активировать его.После того, как активированный, ИМБИРНАЯ КОВРИЖКА передает ubiquitin множеству различных белков, создавая «ubiquitin пальто» на митохондриальной поверхности. Когда определенный порог ubiquitin достигнут, вербовка клеточного оборудования «для самоеды» вызвана, приведя к ухудшению митохондрий.

Мутации и в PINK1 и в ИМБИРНОЙ КОВРИЖКЕ были связаны многочисленными исследованиями с болезнью Паркинсона, которая включает смерть определенных нейронов и наращивание неправильно свернутых белков в мозгу. Исследователи добились больших успехов в описании пути PINK1-ИМБИРНОЙ-КОВРИЖКИ, но многие его критические особенности остались плохо понятыми.

Покрой пальтоUbiquitin, как известно, отмечает свои целевые белки на определенных остатках лизина аминокислоты.

Это происходит для только маленького подмножества остатков лизина, однако, и определения точно, какие лизины изменены и почему была проблема для области – специально для больше чем дюжина целей ИМБИРНОЙ КОВРИЖКИ на митохондриальной поверхности. Кроме того, изобилие этих целей было неясно, который мог повлиять на процесс ubiquitylation.Предыдущая работа лабораторией Харпера, в сотрудничестве со Стивом Гиджи, на службе ее величества вооруженных сил Великобритании преподавателем цитобиологии, установила методы, которые позволяют обнаружение отдельных остатков лизина в белках, которые связаны с ubiquitin.Исследовательская группа расширила этот подход в текущем исследовании.

Возглавленный ведущим автором Альбаном Ордюро, на службе ее величества вооруженных сил Великобритании научным сотрудником в цитобиологии, они разработали новый метод – реакцию целевой параллели ИМБИРНОЙ КОВРИЖКИ, контролирующую (Pt-PRM) – чтобы оценить пейзаж белка ubiquitylation вовлеченный в митохондриальный контроль качества на беспрецедентном уровне детали.Они также создали библиотеку справочных пептидов, которые позволили им измерять точное изобилие целей ИМБИРНОЙ КОВРИЖКИ и отдельных ubiquitylation событий на поврежденных митохондриях.В сущности справочная библиотека пептида позволила исследователям «посчитать» ubiquitylation события определенным для места способом больше чем через дюжину митохондриальных поверхностных белков одновременно в массовом спектрометре.

Когда объединено с измерениями с временной зависимостью после митохондриального повреждения, метод производит «цифровой снимок» ubiquitylation событий через митохондриальную поверхность, показывая не только специфику места модификации, но также и предоставляя количественную картину митохондриального пейзажа.Включением справочных пептидов, которые обнаруживают PINK1-зависимые события фосфорилирования, команда также смогла объединить целевое фосфорилирование с ubiquitylation.«Это – один из наиболее подробных анализов ubiquitin пути, это когда-либо делалось.

Нет никакого другого исследования, которое использует этот уровень изощренности, чтобы проанализировать такой процесс», сказал Харпер.Цифровой снимок

Новая техника допускает точные, абсолютные измерения белка ubiquitylation события в разительном контрасте с предыдущими методами, которые являются неколичественными и не обеспечивают специфику ubiquitylation-места.«Этот подход теперь дает нам полный динамический диапазон», сказал Харпер. «Мы можем измерить более чем три порядка величины лучше понять кинетику, стехиометрию, пространственную организацию, интеграцию с фосфорилированием и многими другими особенностями», сказал Харпер.Позволенный улучшенной точностью, команда выполнила первый количественный анализ родных ubiquitylation-связанных событий в нейронах, полученных из генетически модифицированных человеческих стволовых клеток, система, более относящаяся к исследованию человеческой болезни, чем предыдущие модели.

Это включало анализ допаминергических нейронов, потеря которых является основной особенностью болезни Паркинсона, сделанной в сотрудничестве с Ли Рубином, преподавателем стволовой клетки и регенеративной биологии в Гарварде. К настоящему времени большая часть исследования в этой области была проведена на увековеченных человеческих раковых клетках (HeLa), спроектированный, чтобы выразить ИМБИРНУЮ КОВРИЖКУ по поводу противоестественно высокого уровня так, чтобы ученые могли измерить свою деятельность.Харпер, Ordureau и коллеги сравнили две модели клетки в их исследованиях, определив сходства и различия в специфике и рассчитав событий модификации.

Они также нашли определенные остатки лизина на белках, которые были выборочно ubiquitylated в нейронах, но не в ячейках HeLa, и наоборот. Биологические последствия этих различий остаются неизвестными, и являются целями дальнейшего исследования, сказали авторы.Исследования помогли пролить новый свет на в настоящее время обсуждаемые вопросы в области, такой как, помечают ли ubiquitin цепи без разбора белки на митохондриях или ли они целевые точностью определенные.Ответ может быть, «он зависит».

В целом ubiquitylation, кажется, измеряет с изобилием белка, но исследователями, найденными доказательствами селективности также, особенно в определенных структурных элементах в целевых белках.Надежность экспериментальной системы также позволила авторам исследовать несколько механистических аспектов пути, включая, например, определение роли фосфорилирования ИМБИРНОЙ КОВРИЖКИ PINK1 в стволовой клетке получило нейроны.«Мы хотим знать, как эти механизмы работают, потому что мы хотим быть в состоянии быть нацеленными на них для изобретения лекарства или найти способы обойти вызывающие болезнь мутации в пациентах», сказал Ордюро. «Мы можем теперь проанализировать этот критический процесс в нейронных клетках в чрезвычайных деталях и сделать так в масштабе в одном эксперименте. С предыдущими методами Вы должны были управлять десятками экспериментов, чтобы достигнуть подобных или менее точных результатов».

Эффективность их нового метода теперь позволяет улучшенные исследования пути PINK1-ИМБИРНОЙ-КОВРИЖКИ и его роли в болезнях, таких как болезнь Паркинсона, как продемонстрировано в этой работе для активаторов маленькой молекулы PINK1. Подход может также быть адаптирован, чтобы раскрыть механизмы дефектных путей в других системах и болезнях, сказали авторы.

«Ubiquitylation – основополагающий механизм, что использование клеток, чтобы удалить поврежденные или ненужные компоненты, чтобы поддержать их собственное здоровье и целостность», сказал Харпер. «Это важно не только для митохондрий, но и для удаления бактерий, совокупностей белка и других органоидов. Эта технология могла использоваться, чтобы пролить свет на биохимию многих различных систем».


9 комментариев к “‘Цифровые снимки’ показывают пейзаж белка митохондриального контроля качества: Исследователи разрабатывают новую технологию, чтобы проанализировать в беспрецедентных деталях, как клетки начинают удаление поврежденных митохондрий”

  1. Изолировать их к чёртовой бабушке, никуда не пускать, нигде не обслуживать, пусть у себя так закрываются и хоть дерьмо друг друга жрут. С нас хватит!

  2. Боголюбов Вадим

    Как в Лимассоле мне пожилая грекокиприотка рассказывала в слезах, как турки жестоко убили её мужа, ни за что. Лишь для того, чтобы отжать у них дом в Фамагусте. Варвары мусловские эти турки, а не европейцы. В лиге арабских государств им место.

Оставьте комментарий