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わかりました！ 明るい白いスポットは、CluMPS によって検出されたタンパク質の小さなクラスターを表します。 クレジット: トーマス R. マンフォード
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明るい白いスポットは、CluMPS によって検出されたタンパク質の小さなクラスターを表します。 クレジット: トーマス R. マンフォード
ペンのエンジニアは、光を利用した顕微鏡の物理的制限を回避して、最小のタンパク質クラスターを視覚化する新しい方法を開拓し、アルツハイマー病などの疾患に関与するタンパク質を検出し、新しい治療法をテストするための新しい道を切り開きました。
ある論文で 登場する 細胞システムの生物工学助教授、Lukasz Bugaj 氏は、わずか数ナノメートルの標的タンパク質クラスターの存在下で目立つブロブを形成することによって活性化する分子ツールである CluMPS (相分離によって拡大されたクラスター) の作成について説明します。 本質的に、CluMPS は、検出するようにプログラムされたタンパク質のクラスターの存在に応答するオン/オフ スイッチのように機能します。
通常、このようなクラスターを検出するには骨の折れる技術が必要だとブガイ氏は言います。 「CluMPS を使用すると、標準的な実験室用顕微鏡以外には何も必要ありません。」 このツールは標的タンパク質と融合して、溶岩ランプのカラフルな塊に似たタンパク質クラスター自体よりも桁違いに大きい凝縮物を形成します。 「アプローチのシンプルさが主な利点の 1 つであると考えています」と Bugaj 氏は言います。 「存在するかどうかをすぐに確認するのに、特別なスキルや機器は必要ありません。 小さなクラスター あなたの細胞の中で。」
アルツハイマー病、ALS、さらにはがんなどの病気の治療において、この小さなタンパク質クラスターを検出できるようになれば、基礎的な進歩となることが期待され、研究者は、薬剤が実際に細胞内の標的タンパク質の病気の原因となるクラスターを除去するかどうかを判断できるようになります。
治療が効果があるかどうかを知るには、「非常に明確なシグナルが必要です」とブガイ氏は言う。 「巨大なクラスターの場合は非常に明白ですが、小さなクラスターの場合はさらに困難です。今ではその信号を増幅して、どの薬剤が実際にクラスターを溶解するかを確認できるようになりました。」
赤とシアンの点は、CluMPS によって検出されたタンパク質のクラスターを表します。 クレジット: トーマス R. マンフォード
新しい道を提供するだけでなく、 創薬CluMPS を使用すると、研究者はタンパク質の機能を新しい方法で理解できるようになり、細胞自体のより深く、より洗練されたレンダリングが可能になります。 「小規模でタンパク質のクラスター化が起こっている全体像があり、それは重要ですが、それについてはまだわかっていません」とブガイ氏は言う。
CluMPS が克服する課題の 1 つは、光波自体が最小のタンパク質クラスターよりも大きいため、特殊な技術がなければそのようなクラスターを観察することが非常に困難であることです。 「青色光の波長は約400ナノメートルです」とブガイ氏は言う。 「従来の顕微鏡では、その波長の半分より小さいものの位置を実際に解明することはできない」ため、幅数十ナノメートルのタンパク質クラスターはほとんど目に見えなくなる。
CluMPS を開発するために、Bugaj と彼の研究室は、ペン・アーツ・アンド・サイエンスの化学教授であるエリザベス・ローズと提携しました。彼の研究室は、CluMPS が実際に検出したことの検証に貢献しました。 標的タンパク質 誤検知を生成する代わりにクラスターを生成します。 「これは私たちにとって本当にやりがいのある共同作業でした」と Rhoades 氏は言います。「このおかげで、私たちの研究室で一般的に使用されている方法を適用して、この強力な新しいツールを生きた細胞で検証することができました。クラスターと単一タンパク質です。」
Bugaj Lab の博士課程の学生で論文の筆頭著者である Thomas R. Mumford は、ブレインストーミングと必要な実験の実行において重要な役割を果たしました。
「タンパク質クラスターの根底にある特徴がどのようにCluMPSと相互作用して凝縮を引き起こすかを特徴付けることが重要でした」とマムフォード氏は述べ、将来この技術を利用する人がその仕組みを正確に理解できるようにするためだという。
「実際に小さなクラスターを検出していることを証明するのが私たちの負担でした」とブガイ氏は付け加えた。 「最もやりがいのある側面の 1 つは、トムとローデスの研究室と協力して、説得力を持って主張できる新しいタイプの実験を考えたことです。」
詳しくは：
Thomas R. Mumford et al、相分離ベースの蛍光レポーターによる超顕微鏡的タンパク質クラスターの簡単な視覚化、Cell Systems (2024)。 DOI: 10.1016/j.cels.2024.01.005。 www.cell.com/cell-systems/full … 2405-4712(24)00026-7
雑誌情報:
細胞システム
1707424118
#創薬に影響を与える新たな研究により最小のタンパク質クラスターの視覚化が可能に
2024-02-08 20:16:16