Разработана новая методика наблюдения за процессами в живых организмах в реальном времени

Представьте себе, что вы обладаете возможностью отслеживать уровень экспрессии протеинов в клетках по мере их изменения в течение времени или в ответ на внешние раздражители. Трудно поверить в такое? Но придётся, потому что это как раз то, чего достигли исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и Вашингтонского университета в Сент-Луисе (оба — США), измеряя динамические изменения в экспрессии протеинов внутри сине-зелёной водоросли Cyanothece 51142 во время фотосинтеза.

Учёные полагают, что разработанная ими техника динамического анализа протеома (полная совокупность белков организма) идёт на шаг впереди статистического анализа — традиционного приёма в исследовании протеома — и обеспечивает более глубокое понимание экспрессии протеинов как функции от времени, а также стимулирует проведение подобных исследований не только в отношении цианобактерий, но и для любых других типов. Наконец, работа обеспечила получение новой, более детализированной информации о процессе фотосинтеза.

Для начала в течение нескольких дней учёные культивировали клетки Cyanothece в нормальных для нее условиях роста, а затем добавили к питательной среде меченный изотопами ¹³C¹⁵N-L-лейцин — аминокислоту, легко поглощаемую клетками для синтеза новых протеинов. После чего, освещая полученные клетки сильным светом, исследователи стимулировали фотосинтез. Далее 48 часов вёлся сбор клеток, с сопоставлением количества меченых и немеченых протеинов. Каждый образец анализировался с помощью жидкостной хромато-масс-спектрометрии. Сравнивая относительное содержание тяжёлых изотопов в пептидах проб, учёные идентифицировали 414 протеинов, в которых произошло резкое увеличение содержания меток за двое суток интенсивного освещения.

Так, протеины, участвующие в фиксации углерода, гексозомонофосфатном пути, клеточной защите, регуляции окислительно-восстановительного баланса, сборок и деградации, показали самые высокие уровни включения изотопов, что говорит о наибольшей важности этих биохимических процессов для роста в условиях непрерывного освещения.

Таким образом, можно утверждать, что с появлением техники динамического анализа протеома биохимикам теперь доступен количественный мониторинг синтеза протеинов в реальном времени при заданных условиях. То есть природу можно изучать в движении, в котором она всё время и находится, а не ограничивать себя статичными картинками и допущениями логических выводов.

Подробности проведённого исследования и его результаты представлены в статье, опубликованной в Journal of Proteome Research.

Подготовлено по материалам PhysOrg.