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Nature技术:追踪蛋白合成的学者

2015-05-19 18:11  
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Nature技术:追踪蛋白合成的学者

一种全新研究细胞合成蛋白的方法能帮助研究人员了解他们的目标蛋白何时完成翻译合成,是30秒还是一个小时,以及这些蛋白的位置。正如德国马普研究院脑科学研究所所长,神经生物学学家Erin Schuman所说的那样,像是在神经细胞里,总是会有一些我们不知道的蛋白合成进程,以及最终这些蛋白所归何处。

Schuman和她的团队,以及来自加州理工学院的同事一道研发出了一种可视化合成蛋白方法,利用这种方法,他们揭示了神经元如何通过神经递质谷氨酸更多的受体来对单个沉默线索——如河豚毒素这样的神经毒素作出应答。她希望这种技术将能帮助更多的研究人员发现他们的目标蛋白。

Schuman研究组的一位成员:Susanne tom Dieck提出了给蛋白打上“出生标记”的idea,那么要选择哪种标记方法呢ω

Proximity Ligation Assay (邻位连接或者邻近连接技术,PLA),这是一种特殊的免疫分析方法,能通过一对标记有一段寡聚脱氧核苷酸(单链DNA)的单克隆或者多克隆抗体的探针,即PLA probe(PLA探针),识别目的蛋白,当这两个探针识别同一个蛋白时,两个探针之间的距离靠近,产生了所谓的邻近效应(proximity)。此时,通过加入一段分别与连接在抗体上的DNA互补的连接寡聚脱氧核苷酸(connector oligonucleotides),PLA probe上的DNA就会通过配对互补作用,与该段DNA互补,然后在连接酶的作用下,PLA probe上的连段DNA被连接在一起形成一条新的DNA片段。通过荧光PCR可以扩增并对该新的DNA片段进行定量,从而对应的定量目标蛋白。

这种方法有限制,即靶标必须是单独蛋白,或者同一蛋白的不同部分,这些元件相互之间距离不能远,以确保能进行连接。而蛋白的代谢标记由两部分组成:一个合成的氨基酸,以及能通过点击化学(Click chemistry)添加元件。

“然后点击元件就能通过抗体被识别,后者也会被PLA检测到,”Schuman说。另一方面蛋白也可以通过一种附着在生长中肽链上的分子:puromycin嘌呤霉素贴上代谢标签。之后研究人员利用PLA作为探测器在同一位点检测到一些新信号。

Schuman毕业于普林斯顿大学,并在斯坦福大学获得了博士学位,其后进入了加州理工学院从事科学研究,几年前她加入了马普研究院,创建了脑科学研究所,“这就像是从头开始思考空间对人类,科研以及生活的影响,”她说,“我研究可塑性,我相信这是挑战自我在新的环境和文化下成长的一个好机会”。

Direct visualization of newly synthesized target proteins in situ

原文摘要:Protein synthesis is a dynamic process that tunes the cellular proteome in response to internal and external demands. metabolic labeling approaches identify the general proteomic response but cannot visualize specific newly synthesized proteins within cells. Here we describe a technique that couples noncanonical amino acid tagging or puromycylation with the proximity ligation assay to visualize specific newly synthesized proteins and monitor their origin, redistribution and turnover in situ.

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