追踪细胞心脏中的蛋白质

　　细胞必须向其内部细胞器提供所需的所有能量元素，这些元素是在高尔基体中形成的，高尔基体是脂类和蛋白质的成熟和重新分布的中心。但是，携带这些货物的蛋白质激肽如何在细胞的道路网络中找到它们的方向和方向，以便将它们送到正确的地方？瑞士日内瓦大学（UNIGE）的化学家和生物化学家发现了一种荧光化学染料，并首次跟踪了特定运动蛋白在细胞内的运输活性。
　　Credit：UNIGE
　　这一切都是从一项没有按计划进行的研究开始的，UNIGE科学院有机化学系教授尼古拉斯温辛格（NicolasWinssinger）说。最初，我们想开发一种分子，使我们能够想象细胞的应力水平，即当它积累了过量的活性氧时。在实验中，该分子没有工作，而是结晶。它为什么结晶？这些晶体是什么？
　　出现了三个假设，研究小组联系了UNIGE科学院生物化学系教授夏洛特奥迈尔（CharlotteAumeier）对此进行了验证。第一种假说认为结晶是由聚合的微管引起的。奥迈尔解释说：微管是一种小而坚硬的管子，可以生长或收缩，构成通路，允许分子在细胞周围移动。第二种假设表明，高尔基装置是导致这一化学反应的罪魁祸首。最后一种可能性表明，晶体是由激肽当微管在细胞内移动时，微管中的蛋白质。
　　为了验证这些不同的选择，UNIGE小组与美国的国家卫生研究所（NIH）合作，后者专门研究出了相关的电子显微镜。夏洛特奥迈尔解释说：我们首先重建了纯化的微管，需要14个小时。我们从细菌中分离出运动蛋白，即在微管上运动和运输货物的运动蛋白。然后，科学家们收集了大约20种不同的混合物，其中含有小分子QPD，这是系统存在于晶体中的，并观察了哪种溶液起作用。我们想知道形成晶体所需要的是什么。微管？？激肽？？又一个。蛋白？尼古拉斯温辛格问。
　　经过实验，研究小组发现，这些晶体的形成是由细胞中存在的45种激肽中的一种引起的。温辛格说：这种运动蛋白在微管中迈出一小步，它利用的能量，留下了由QPD分子识别出来的痕迹。正是从这种认识中，晶体形成了。通过这种方式，这些晶体在化学上被运动素所遗留下来，科学家们可以追踪到这一点。
　　开辟一个新的研究领域
　　奥迈尔说：到目前为止，还不可能追踪到一种特定的蛋白质。用目前的技术，我们无法分离出单个的激肽，因此我们无法准确地看到它们所走的道路。由于我们的新化学荧光染料的发展，我们可以详细观察蛋白质的行为，它的路线，它的方向，甚至它的首选路径。第一次，科学家们可以想象出运动蛋白质的行走路径，并研究细胞运输活动和分配的基本问题。
　　更多资料：SimonaAngeranietal。Kinesin1activityrecordedinlivingcellswithaprecipitatingdye，NatureCommunications（2021）。DOI：10。1038s41467021216261