Ny proteomikteknik giver indsigt i ubiquitin-signalering

Australske forskere er blandt de første i verden, der har adgang til en ny tilgang til at forstå indviklede ændringer, der styrer, hvordan proteiner fungerer i vores celler i sundhed og sygdom.

Den nye proteomik-teknik kaldet 'ubiquitin clipping' giver forskere mulighed for at skabe high-definition kort over, hvordan proteiner modificeres af en proces kaldet ubiquitination. Teknikken giver et nyt detaljeringsniveau til forståelse af ubiquitinationens rolle i celler, og kunne afsløre subtile ændringer, der bidrager til en række sygdomme, herunder kræft, inflammatoriske tilstande og neurodegenerative lidelser.

Forskningen, som blev offentliggjort i dag i Natur , blev ledet af Walter og Eliza Hall Institute-forskeren professor David Komander, som påtog sig arbejdet ved MRC Laboratory of Molecular Biology i Cambridge, Storbritannien.

Ved første øjekast

• En ny proteomik teknik er blevet udviklet til at studere protein ubiquitination, modifikationer af proteiner i celler, der kan påvirke deres funktion.
• Teknikken, kaldet 'ubiquitin klipning', gør det muligt for forskere at kortlægge protein ubiquitination i enestående detaljer.
• Ubiquitin klipning er nu etableret på Walter og Eliza Hall Institute, gør det muligt for australske forskere at undersøge nye aspekter af ubiquitinsignalering, herunder dets forbindelser til en række sygdomme.

Ubiquitin arkitektur

Ubiquitin er et lille protein, der kan koble til andre proteiner i en celle, enten som en enkelt enhed eller i længere lige eller forgrenede kæder. Professor David Komander, som leder instituttets nyligt etablerede Ubiquitin Signaling-afdeling, nævnte protein ubiquitinering kunne påvirke alle cellulære processer.

"Ubiquitination kan ændre, hvordan proteiner fungerer, potentielt ændre deres aktivitet, omdirigere dem til forskellige dele af cellen, eller regulere deres interaktioner med andre proteiner. Et af de mest kendte eksempler på ubiquitination er, når det er målrettet mod specifikke proteiner til destruktion, regulere niveauet af protein i cellen, men vi ved nu, at der er mange mere subtile og komplekse roller for ubiquitin-signalering, " han sagde.

""Arkitekturen" af ubiquitin-kæder kan være kompleks med mange grene, der påvirker dens indvirkning på proteiner, men indtil nu har det været næsten umuligt for forskere at opdage og skelne mellem forskellige forgreningsstrukturer. Dette har begrænset de eksperimenter, der var mulige at forstå ubiquitinationens rolle i sygdomsprocesser. "

Den nye 'ubiquitin klipning' teknik, som blev udviklet af professor Komander og hans kolleger ved University of Cambridge og University of Vienna, gør det muligt for forskere at måle forskellige ubiquitin-kædearkitekturer ved at forbehandle proteinprøver, og derefter analysere dem ved hjælp af elektroforese og massespektrometri.

"Ubiquitin-klipning har gjort os i stand til at afsløre et helt nyt niveau af kompleksitet i ubiquitin-signalering. I vores piloteksperimenter, vi opdagede forgrenede ubiquitinkæder er meget mere almindelige end tidligere antaget. Vi kunne også studere kombinationer af modifikationer på ubiquitin og andre proteiner - en bedrift, der indtil nu var ret svær, " sagde professor Komander.

"Dette er en revolutionerende teknik, der forenkler ubiquitin -forskning, muliggør et nyt niveau af detaljerede eksperimenter. Det er forskellen mellem at beskrive et hus udelukkende baseret på antallet af vægge, vinduer og døre den har, versus at se på de detaljerede arkitektoniske planer."

Ny indsigt i sygdomme

Ændret ubiquitinering af proteiner er blevet impliceret i en række sygdomme, herunder kræft, inflammatoriske sygdomme og neurodegenerative lidelser såsom Parkinsons sygdom. Professor Komander sagde, at ubiquitin -klippeteknikken allerede blev anvendt til at undersøge patientprøver.

"Min kollega fra Walter og Eliza Hall Institute, Dr. Rebecca Feltham, bruger ubiquitin-klip til at lede efter protein-ubiquitineringsmønstre i prøver fra patienter med leddegigt, en kompleks inflammatorisk sygdom. Dette kunne give ny indsigt i, hvordan denne sygdom udvikler sig og reagerer på eksisterende behandlinger, " han sagde.

"Ubiquitinering er også et lovende mål for udviklingen af ​​nye lægemidler. Ubiquitin-klipning vil være et kritisk aspekt af mit teams forskning i lægemiddelopdagelse.

"Det er spændende, at australske forskere er blandt de første i verden, der har adgang til ubiquitin-klipning, og jeg glæder mig til at se teknikken understøtte mange spændende opdagelser, blandt andet gennem vores samarbejder med andre forskningsgrupper."