Zellen regulieren Proteinfunktionen in einer Vielzahl von Weisen, einschließlich durch Modifikation der Proteinstruktur . In einem Augenblick kann ein Protein an einer anderen Form zu , und führen Sie keine oder sogar die "falschen" Funktion : beim Menschen , können Proteine, die falsch falten schwere Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson oder verursachen Mukoviszidose . Einige dieser Proteine haben auch eine Tendenz zu "infizieren" anderen Molekülen des gleichen Typs und sammeln sich in unlösliche sogenannte Amyloidfibrillen oder Plaques . Diese Amyloide können Zellen und Gewebe schädigen und die Menschen krank.
Methode bricht die Fesseln
Bis jetzt hat es eine mangelnde Methoden , die strukturell modifizierte Proteine ermöglichen, quantitativ in komplexen biologischen Proben aufgezeichnet. Zwar gibt es eine Reihe von Techniken, um strukturell modifizierte Proteine, wie Röntgenkristallographie , kernmagnetischer Resonanzspektroskopie und andere spektroskopische Techniken zu untersuchen , können sie nicht verwendet werden, um komplexe biologische Proben zu analysieren. Andere Verfahren, die Forscher verwendet haben, um strukturelle Veränderungen ofproteins in Zellen zu untersuchen haben auch ihre Grenzen : vor der Analyse müssen die Proteine von Interesse sind speziell zu kennzeichnen , die es Wissenschaftlern ermöglichen , um sie in den Proben zu beobachten. Jedoch ist dieser Ansatz für einige Proteine in einer Probe möglich.
Das Team um Paola Picotti , Professor für Proteinnetzwerk Biologie geleitet , hat nun eine Möglichkeit, die Mehrheit der strukturell modifizierten Proteine in jeder biologischen Probe , die Tausende verschiedener Proteine enthalten können, zu messen gefunden. Picotti und ihr Team haben bei der Messung Mengen strukturell modifizierte Proteine direkt aus einer komplexen Proteingemisch , wie es in den Zellen auftritt gelungen , ohne Reinigung oder Anreicherung der Proben.
Kombination mehrerer Methoden
Für ihre neue Methode kombiniert die Forscher eine "alte" Technik und ein modernes Konzept von der Proteomforschung . Zuallererst sind altbekannte Verdauungsenzyme wie Proteinase K zu der Probe , die in Abhängigkeit von ihrer Struktur in kleinere Stücke Peptide bekannt , die die Proteine geschnitten zugegeben. Die Fragmente können dann mit einer Technik , die Picotti spielte eine Schlüsselrolle in Zusammenarbeit Entwicklungs- während ihrer Zeit als Postdoc an der ETH Zürich ( so berichtete ETH Life ) gemessen werden. Bekannt als Selected Reaction Monitoring (SRM) , ermöglicht diese Methode viele verschiedene Peptide gezielt gesucht und maßen ihre Mengen . Basierend auf der Peptide gefunden , Proteine , die ursprünglich in der Probe vorhanden ist, kann bestimmt und quantifiziert werden sollten.
Was es so besonders macht : die Verdauungsenzyme schneiden die gleiche Art von Proteinen, die verschiedene Strukturen an verschiedenen Orten haben , was zu unterschiedlichen Fragmenten . Wie ein Fingerabdruck , können diese Fragmente eindeutig den einzelnen Strukturen des Proteins zuzuordnen.
" Das heißt, wir können die Methode verwenden, um strukturelle Veränderungen spezifischer Proteine oder ganze Proteinnetzwerke gezielt zur gleichen Zeit zu analysieren und zu messen zahlreiche Proteine ", sagt Picotti .
Werke für Protein für Parkinson verantwortlich
Basierend auf ihrer neuen Methode entwickelten die Forscher einen Test spezifisch die "gesunde" und "krank" Versionen des Proteins alpha- Synuclein in komplexen , nicht gereinigten Proben wie Blut oder Liquor messen. Alpha- Synuclein ist gedacht, um die Parkinson- führen, wenn die Struktur geändert wird. Die pathologischen strukturelle Vielfalt versammelt mit seiner eigenen Art an Amyloidfibrillen , die Nervenzellen schädigen zu bilden.
Mit Hilfe des Tests gelang es den Wissenschaftlern , den genauen Betrag von pathogenen und nicht-pathogenen Alpha-Synuclein direkt in einer komplexen Probe zu messen. Die Prüfung ergab auch Informationen über die Struktur des Proteins. " Es zeigt uns, welche Teile des Proteins Wandel und in die neue pathologische Struktur machen", sagt Picotti .
Steigende Zahl von Amyloidosen
Vorerst kann die Konzentration des alpha- Synuclein nicht als Biomarker verwendet werden, da die Mengen des Proteins im Blut oder Liquor von Parkinson-Patienten und gesunden Menschen zu ähnlich sind . " Nichtsdestotrotz ist es möglich, dass das Verhältnis von pathologischen gegen nicht-pathogenen Alpha-Synuclein -Struktur mit der Zeit ändert , entlang der Fortschreiten der Erkrankung ", vermutet der ETH-Professor . "Da die neue Methode ermöglicht es uns, sowohl Strukturen des Alpha-Synuclein -Proteins in einer Vielzahl von Proben zu messen , könnte es möglich, dies zu nutzen, um neue Biomarker für diese Erkrankung in der Zukunft entwickeln werden", hofft sie . Mit dem Verfahren kann es auch denkbar sein, andere entdecken , noch unbekannte amyloidbildende Proteine, die an Krankheiten ohne Vorwissen verbunden sind.
Beide Anwendungen - die Quantifizierung einer spezifischen bekannten Protein mit einer veränderten Struktur und die Entdeckung neuer Proteine mit Variantenstrukturen- sind von großer Bedeutung aus einer medizinischen Perspektive , erklärt Picotti . "Die Zahl der Amyloidosen , dh Krankheiten, die zu Veränderungen der Proteinstrukturenaufgrund entwickeln , erhöht jedes Jahr . "