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Nature:开发出泛素剪切技术,提供关于泛素信号转导的新见解

来源:本站原创 2019-08-18 18:24

2019年8月18日讯/生物谷BIOON/---澳大利亚的研究人员是世界上最早接触到一种了解复杂变化的新方法的人之一,这些变化控制着蛋白在健康和疾病中如何在我们的细胞中发挥功能。

这种称为泛素剪切(ubiquitin clipping)的新型蛋白质组学技术允许人们构建蛋白如何被一种称为泛素化的过程修饰的高分辨率图谱。这种技术为理解泛素化在细胞中的作用提供了新的细节水平,并且可能揭示导致包括癌症、炎症和神经退行性疾病在内的一系列疾病的微妙变化。相关研究结果于2019年8月14日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Insights into ubiquitin chain architecture using Ub-clipping”。论文通讯作者为澳大利亚沃尔特与伊丽莎-霍尔医学研究所的David Komander教授。
图片来自Walter and Eliza Hall Institute, Australia。

一目了然

一种新的蛋白质组学技术被开发出来,旨在研究蛋白泛素化,即细胞中能够影响它们功能的蛋白修饰。这种称为泛素剪切的技术能够让人们以前所未有的细节构建蛋白泛素化图谱。

如今,泛素剪切是在沃尔特与伊丽莎-霍尔医学研究所建立的,这能够让澳大利亚科学家们研究泛素信号转导的新方面,包括它与一系列疾病之间的关联性。

泛素链结构

泛素是一种小分子蛋白,能够作为单个单元或一个更长的直链或支链与细胞中的其他蛋白连接在一起。Komander说,蛋白泛素化可能影响所有的细胞过程。

他说,“泛素化可以改变蛋白的功能,从而潜在地改变它们的活性,将它们重定向到细胞的不同部分,或调节它们与其他蛋白的相互作用。泛素化最着名的例子之一是它对特定蛋白进行标记以便随后遭受降解,从而调节细胞中的蛋白水平,但是我们如今知道泛素信号转导有许多微妙和复杂的作用。”

“泛素链的'结构'可能很复杂,有许多影响它对蛋白的作用的分支结构,但是迄今为止,科学家们几乎不可能检测和区分不同的分支结构。这限制了能够理解泛素化在疾病过程中的作用的实验。”

这种新型泛素剪切技术是由Komander教授和他在剑桥大学和维也纳大学的同事们开发出来的,能够让科学家们通过预处理蛋白样品测量不同的泛素链结构,随后利用电泳和质谱分析它们。

Komander说,“泛素剪切能够让我们揭示泛素信号转导的全新复杂程度。在我们的先导实验中,我们发现存在分支结构的泛素链要比以前认为的更加常见。我们还能够研究针对泛素和其他蛋白的修饰组合---这一成就在此之前是难以实现的。”

对疾病的新见解

蛋白泛素化变化已与包括癌症、炎症性疾病和神经退行性疾病(比如帕金森病)在内的一系列疾病相关。Komander说,这种泛素剪切技术已用于研究患者样本。

他说,“我在沃尔特与伊丽莎-霍尔医学研究所的同事Rebecca Feltham博士使用泛素剪切来寻找类风湿性关节炎患者样本中的蛋白泛素化模式,其中类风湿性关节炎是一种复杂的炎症性疾病。这可能为这种疾病如何产生和对现有疗法作出的反应提供新的见解。”

“泛素化也是开发新药的一个有前景的靶标。泛素剪切将是我的团队开展药物发现研究的一个重要方面。令人兴奋的是,澳大利亚研究人员是世界上首批接触泛素剪切的研究人员之一,我期待看到这种技术成为许多令人兴奋的发现的基础。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Kirby N. Swatek et al. Insights into ubiquitin chain architecture using Ub-clipping. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1482-y.

2.New proteomics technique gives insights into ubiquitin signalling
https://phys.org/news/2019-08-proteomics-technique-insights-ubiquitin.html
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