Микроскопия сверхвысокого разрешения помогает изучать динамику ключевого белкового комплекса

Микроскопия сверхвысокого разрешения помогает изучать динамику ключевого белкового комплекса

С появлением микроскопии сверхвысокого разрешения ученые могут изучать близкие белковые ассоциации лучше, чем когда-либо прежде. В последнем издании eLife команда Вима Аннаэрта (VIB-KU Leuven) объединяет современные методы визуализации для исследования распределения γ-секретазы, белкового комплекса, связанного с обоими заболеваниями Альцгеймера. болезнь и рак.

γ-Секретаза представляет собой трансмембранный ферментный комплекс, состоящий из четырех различных белковых субъединиц. Он привлек к себе большое внимание исследователей из-за его связи с болезнью Альцгеймера и раком, но из-за отсутствия разрешения долгое время было трудно непосредственно визуализировать белковые ассоциации внутри и между этими комплексами.

«Хотя в последние годы был достигнут огромный прогресс в раскрытии структуры белка γ-секретазы при атомном разрешении, нам все еще не хватало прямых визуальных доказательств его распределения в мембранах живых клеток», говорит проф. , Вим Аннаерт из Центра исследований мозга и болезней VIB-KU Leuven.

Его команда изучает молекулярную биологию мембранного транспорта в норме и патологии и воспользовалась достижениями в области микроскопии сверхвысокого разрешения для анализа распределения комплексов γ-секретазы.

Визуализация отдельных комплексов γ-секретазы

«Учитывая дифракционный предел света, обычная микроскопия ограничена боковым разрешением ~ 200 нм, что означает, что белки, которые находятся ближе друг к другу, невозможно отличить друг от друга», объясняет Абриль Эскамилла-Айала, Аспирант в лаборатории Аннаерта. «Это резко изменилось с введением сверхразрешения и количественной микроскопии. Теперь мы можем реально рассмотреть субклеточные структуры крупным планом и изучить наноразмерное распределение отдельных белков и комплексов в их естественном контексте».

Команда использовала дополнительные методы визуализации, чтобы впервые продемонстрировать стехиометрию комплекса γ-секретазы в то время, когда он находится в естественной среде. Они обнаружили, что большинство комплексов, присутствующих на поверхности клетки, являются либо мономерами, либо димерами, тогда как сборки более высокого порядка встречаются редко.

Hotspots

Секретазы, такие как γ-секретаза, отсекают фрагменты других белков, встроенных в клеточную мембрану. Аннаерт и его команда изучили связи между γ-секретазой и двумя ее субстратами (белком-предшественником амилоида и N-кадгерином) и между γ-секретазой и двумя другими секретазами (ADAM10 и BACE1). Они обнаружили ассоциации в пределах 100 нм между γ-секретазой и ее субстратами, но не с другими секретазами, хотя были динамические «горячие точки» для рекрутирования секретазы.

«В отличие от более ранних исследований, наши результаты не подтверждают идею так называемых мегаассоциаций γ-секретазы с другими секретазами. Скорее, наши выводы свидетельствуют о том, что« горячие точки »часто посещаются различными секретазами « говорит Аннаерт. Интересно, что лечение ингибиторами γ-секретазы приводило к уменьшению «горячих точек».

Полученные данные подчеркивают возможности микроскопии сверхвысокого разрешения для изучения распределения и динамики γ-секретазы в мембране в режиме реального времени. Когда дело доходит до его роли в болезни Альцгеймера, Аннаерт полагает, что исследования в области разрешения наноразмеров будут дальнейшим шагом: «Характеризуя распределение, ассоциации и динамику ферментного комплекса в сайтах контактов нейронов, вы получите гораздо более подробную информацию о молекулярные механизмы, ведущие болезнь.

Публикация

Микроскопия сверхвысокого разрешения выявляет в основном моно- и димерную пресенилин-1 / γ-секретазу на клеточной поверхности, Escamilla-Ayala et al. eLife 2020

Вопросы от пациентов

Прорыв в исследованиях – это не то же самое, что прорыв в медицине. Реализации исследователей VIB могут сформировать основу новых методов лечения, но путь развития все еще занимает годы. Это может вызвать много вопросов. Вот почему мы просим вас направлять вопросы, содержащиеся в вашем отчете или статье, на адрес электронной почты, который VIB предоставляет для этой цели: [email protected] Каждый может направлять вопросы, касающиеся этого и других медицинских исследований, непосредственно в VIB по этому адресу.

Источник: https://vib.be/

Source link