Los científicos de la Universidad de Rice han aprendido a espiar las células con una estrategia de dividir y conquistar para etiquetar las proteínas.
La estudiante graduada Emily Thomas, el biólogo sintético Jonathan Silberg y sus colegas se basaron en técnicas establecidas que unen aminoácidos artificiales bioortogonales no interferentes para transferir ARN ARNt, que los ribosomas utilizan para sintetizar proteínas.
Debido a que los aminoácidos son "no canónicos", son etiquetas efectivas que ayudan a los investigadores a identificar las proteínas que se sintetizan en una célula. El avance del laboratorio de Rice fue el descubrimiento de una tRNA sintetasa que solo agrega el aminoácido al tRNA cuando se une a unCuando se le solicita, la tRNA sintetasa carga un tRNA con el aminoácido bio-ortogonal, que luego es utilizado por los ribosomas para insertar la etiqueta en las proteínas producidas en la célula.
El estudio aparece en la revista American Chemical Society Biología Sintética ACS .
Estas etiquetas bio-ortogonales brindan a los investigadores una instantánea de la síntesis total de proteínas en la célula. "En lugar de separar físicamente una célula de una mezcla para encontrar las proteínas que se están fabricando, podemos usar este interruptor diseñado para colocar lo que equivale a un anzuelocada proteína en una célula específica ", dijo Silberg." Este enfoque nos permitirá aumentar el control espacial y temporal sobre el etiquetado de proteínas sintetizadas en una célula determinada ".
Dado que muchas proteínas aparecen y desaparecen durante el desarrollo de un organismo o la propagación de una enfermedad, la técnica podría ser útil para identificar los cambios celulares que subyacen a la enfermedad. Thomas caracterizó su técnica como un "espía de proteínas".
"Espía qué proteínas se están produciendo dentro de la célula", dijo. "Las tecnologías actuales simplemente espían todo, pero quiero ser más específico. Quiero tener más control sobre cuándo enciendo o apago mi espía, así queSolo puedo rastrear las celdas que me interesan "
Los investigadores utilizaron un aminoácido azidonorleucina Anl para etiquetar proteínas en las células de la bacteria Escherichia coli. El interruptor diseñado por Thomas se controla como la compuerta AND de un programa de computadora. El interruptor solo carga tRNA con Anl de manera eficiente cuando el interruptor se sintetiza y un químicoestá presente en la celda para activar el interruptor.
Silberg dijo que la técnica proporcionará un nuevo control sobre la transcripción de proteínas y el etiquetado a los investigadores. "En biología humana, gran parte del control se produce a nivel de ADN, pero en los últimos 20 años se ha hecho evidente que existe mucho control enel nivel de proteína también ", dijo." Tenemos menos genes en nuestro genoma de lo que la gente esperaba originalmente porque existe esta otra capa de complejidad en el proteoma, la colección de proteínas expresadas por el genoma.
"Las proteínas son el aspecto comercial de la célula", dijo. "Proporcionan estructura y hacen mucha señalización dentro de una célula. Dan lugar a una gran complejidad que observamos. En el futuro, nuestra técnica podríaAyudar a las personas a comprender los detalles de una enfermedad proporcionando instantáneas de proteínas sintetizadas en células específicas en diferentes momentos durante el desarrollo y permitiendo comparaciones de células sanas y enfermas.
"La perspectiva de hacer esto en humanos es el equivalente tecnológico de ir a Marte en este momento", dijo Silberg. "Está muy lejos".
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Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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