Успішна інвентаризація білків в Інституті біохімії імені Сентросома Макса Планка

Незважаючи на те, що він має розмір лише тисячну частку міліметра, він відіграє важливу роль у всіх клітинах - центросомі, клітинному тілі, що складається з білків, що є важливим для поділу, формування та руху клітин. У кожній клітині він присутній в одній або - до поділу - двох копіях і організовує "скелет" клітини, мікротрубочку цитоскелета. Вчені з Інституту біохімії Макса Планка в Мартінсріді поблизу Мюнхена та Університету Південної Данії в Оденсе зараз раптом виявили значну кількість раніше невідомих білків центросоми в клітинах людини - успіх, що має велике медичне значення, оскільки порушення Центросоми відіграють певну роль при раку, а також ожирінні або діабеті 2 (Nature, 4 грудня 2003 р.). Неправильний склад центросом, в результаті якого важливі білки працюють неправильно або повністю відсутні, призводить до порушення клітинного поділу та розвитку пухлин.

інституті

Незважаючи на те, що він має розмір лише тисячну частину міліметра, він відіграє важливу роль у всіх клітинах - центросомі, клітинному тілі, що складається з білків, що є важливим для поділу, формування та руху клітин. У кожній клітині він присутній в одній або - до поділу - двох копіях і організовує "скелет" клітини, мікротрубочку цитоскелета. Вчені з Інституту біохімії Макса Планка в Мартінсріді поблизу Мюнхена та Університету Південної Данії в Оденсе зараз раптово виявили значну кількість раніше невідомих білків центросоми в клітинах людини - успіх, що має велике медичне значення, оскільки порушення Центросоми відіграють певну роль при раку, а також ожирінні або діабеті 2 (Nature, 4 грудня 2003 р.). Неправильний склад центросом, внаслідок якого важливі білки працюють неправильно або повністю відсутні, призводить до порушення клітинного поділу та розвитку пухлин.

В організмі людини щосекунди відбувається кілька мільйонів клітинних поділів (наприклад, у клітинах крові, кишечника та шкіри): З кожним клітинним поділом вміст клітини подвоюється та розподіляється до двох нових дочірніх клітин. Те саме відбувається з хромосомами, носіями генетичної інформації клітини (ДНК). Тут цитоскелет мікротрубочок утворює дрібну мережу, розділове веретено, яке організоване двома центросомами клітини (див. Рис. 1). Центросома, будучи "головним церемоніалом" поділу клітин, керує веретеном поділу та забезпечує рівномірне розподілення хромосом, що дублюються під час поділу клітини, між двома новоствореними дочірніми клітинами та усю інформацію та функції вихідної клітини "успадковують". У пухлинних клітинах цей поділ хромосом і центросом часто порушується, і можуть виникати клітини із занадто великою або недостатньою кількістю хромосом.

Про центральну роль центросоми в клітинах вчені знають вже більше ста років. Однак про його структуру та функції відомо дуже мало. Зараз клітинним біологам Мартінсріда з відділу Еріха Нігга вдалося визначити склад білків (протеоміки) центросоми в одному дослідницькому проекті. Для цього дослідники ізолювали центросоми з клітинних культур, а потім працювали зі своїми датськими колегами, щоб визначити окремі білки, що містяться в центросомі. Вчені з Оденсе є спеціалістами в галузі аналізу білків за допомогою мас-спектрометрії: тут білки іонізуються, а потім аналізуються та визначаються за їх масою в газовій фазі. Дотепер за допомогою методів мас-спектрометрії було ідентифіковано лише декілька білків або білкових компонентів (пептидів), але вчені, що працюють з Маттіасом Манном в Оденсе, зараз розробили метод, за допомогою якого вони можуть витягувати окремі білки із суміші багатьох сотень білків або пептидів або для ідентифікації та кількісної оцінки пептидів ("Профілювання кореляції білка").

Завданням у вивченні білків центросом було перше виділення їх у високій якості. Потім у базах даних порівняли 1000 знайдених білків із уже відомими білками центросом. Вчені виявили, що на додаток до 60-ти відомих білків, вони ідентифікували 19 інших, абсолютно невідомих білків, а також виявили 41 білок, який з великою ймовірністю буде знайдений у центросомі. Таким чином, двох дослідницьким групам вдалося подвоїти кількість відомих білків центросом за допомогою свого дослідження, яке тривало трохи менше двох років.

Чітке розподіл білків до центросоми було здійснено Крістофером Дж. Вілкінсоном та його колегами з Мартінсріда. Робоча група, очолювана Еріхом Ніггом, вже багато років займається центросомою людини, зокрема її роллю в поділі клітин та розвитку пухлини. За допомогою імунофлуоресцентної мікроскопії дослідникам вдалося наочно продемонструвати локалізацію 19 білків у центросомі. Для цього вчені зв’язали білки з іншим білком, який флуоресцирує під впливом світла на певній довжині хвилі (GFP = «зелений флуоресцентний білок»). Таким чином, можна було стежити за білками під час поділу клітин під мікроскопом і спостерігати, що ці 19 білків насправді трапляються в центросомі.

"Нам вдалося виявити велику кількість білків за дуже короткий час", - говорить Вілкінсон. "До цього часу в дослідженні можна було зосередитись лише на одному білку, але завдяки ефективній співпраці з командою Маттіаса Манна нам вдалося дослідити протеом, тобто весь склад білка центросоми. Цього ще ніколи не досягалося. Завдяки нашим результатам ми зараз не далеко знаємо весь білковий склад центросоми ".

Значення цих нових висновків для досліджень захворювань людини очевидне: один із білків, який в даний час вчені визначили центросомним, пов’язаний з розвитком раку лімфатичних вузлів (лімфоми В і Т-клітин). Вчені також виявили частину білка, який призначається до так званого білка синдрому Альстрема і бере участь у розвитку ожиріння, діабету 2 типу та нейросенсорної дегенерації. Ідентифікація цієї великої кількості компонентів центросоми відкриває абсолютно нові перспективи з метою з’ясування їх регуляції, функції та взаємодії один з одним та іншими клітинними білками в подальших дослідженнях. [ED/AT]

Оригінальна публікація:

Andersen J S, Wilkinson C J, Mayor T, Mortensen P, Nigg E A, Mann M: Протеомічна характеристика центросоми людини за допомогою корелюючого білкового профілю. Nature, т. 426, No 6966, с. 570-574, 4 грудня 2003 р.

Nigg E A: Аберації центросом: причина або наслідок прогресування раку? Nat Rev Рак. 2002 листопад; 2 (11): 815-25.

Aebersold R, Mann M: Протеоміка на основі мас-спектрометрії. Nature Vol. 422, с. 198-207, 13 березня 2003 р.

Для отримання додаткової інформації, будь ласка, звертайтесь:

Єва-Марія Діл (Відносини з громадськістю)

Інститут біохімії імені Макса Планка, Мартінсрід