Ученые Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School) составили подробную карту, отображающую взаимодействия тысяч белков в клетке плодовой мушки. Это самая большая и подробная карта белковых взаимодействий многоклеточного организма, демонстрирующая связи между 5000 белков, или одной третьей их общего количества, поддерживающие жизнь клетки.

В то время как гены – это хранилище данных, содержащее все необходимые для жизни клетки инструкции, белки – ее «рабочая сила», постоянно «разговаривающая» друг с другом, передающая жизненно важную информацию по обширным и сложным сетям и поддерживающая тем самым жизнь и здоровье. Человек и плодовая мушка происходят от одного общего предка, и в большинстве случаев выживание обоих видов основано на одних и тех же древних клеточных молекулярных механизмах. В этом отношении карта плодовой мушки служит своего рода планом, полезным руководством к клеточной активности многих высших организмов.

«Моя группа работала несколько десятилетий, пытаясь раскрыть точные связи между белками и получить представление о том, как клетка функционирует как единое целое», – подводит итог многолетней работы ее руководитель профессор клеточной биологии Гарвардской медицинской школы Спирос Артаванис-Тсаконас (Spyros Artavanis-Tsakonas), старший автор статьи, опубликованной в журнале Cell. «Для меня, и, надеюсь, для ученых, изучающих белковые взаимодействия, эта карта – мечта, воплотившаяся в жизнь».

Составленная профессором Артаванисос-Тсаконасом и его коллегами карта, хотя еще и неполная, выявляет многие из связей, которые мириады белковых молекул образуют друг с другом в процессе жизнедеятельности клетки  – то, что по сей день в значительной степени остается для биологов тайной.

«Мы уже знаем, что делает примерно одна треть этих белков», – говорит Артаванис-Тсаконас. «Для еще одной трети у нас есть некоторые догадки. Но есть и еще одна треть белков, о которых мы не знаем ничего. Теперь, используя такого рода анализ, мы можем начать изучение и их функций. Это дает нам удивительное представление о том, как работает клетка».

Ученые Гарвардской медицинской школы составили карту, показывающую, как в клетке плодовой мушки
взаимодействуют около 5000 белков. Эта самая подробная на сегодняшний день карта белковых взаимодействий многоклеточного организма. (Фото: Harvard Medical School)

Понимание нормального поведения белков часто является ключом к их поведению, вызывающему заболевания.

Поэтому одна из важнейших областей применения такой карты – оценка того, как клетка отвечает на изменение метаболических условий, например, на взаимодействие с лекарственными препаратами, или на генетические изменения. Ответы на эти вопросы могли бы привести к разработке более совершенных методов медикаментозной терапии, и, возможно, к более глубокому пониманию таких заболеваниях, как рак.

«Чтобы знать, как белки работают, нужно знать, с кем они говорят. А затем можно исследовать, влияет ли как-либо на эти разговоры то или иное заболевание», – объясняет профессор Артаванис-Тсаконас.

Основная часть проведенного исследования основана на масс-спектрометрии – технологии, относительно новой для такой науки, как биология. Масс-спектрометрия используется для определения точного веса (массы) и, таким образом, для идентификации каждого отдельного присутствующего в образце белка. Первоначально эта технология была разработана физиками для анализа атомных частиц. Но в последние годы она была адаптирована и усовершенствована для использования в области фундаментальной биологии.

Несмотря на огромный объем информации, уже известный о плодовой мушке и ее генетическом фонде, многое о функциях тысяч белков остается загадкой. Карта дает точные подсказки, как найти ответы на многочисленные вопросы. Ее дальнейшее заполнение поможет ученым получить важную информацию о процессе развития, о том, как зарождается, развивается и поддерживает необходимые для жизни процессы живое существо.

Исследование финансировалось Национальным институтом здоровья (National Institutes of Health) США.

Аннотация к статье

A Protein Complex Network of Drosophila melanogaster

NanoNewsNet.ru