研究小组开发了新的技术来释放和研究细胞中的单个蛋白质

由Freie UniversitäBerlin的生物化学家Helge Ewers教授领导的一个研究小组开发了一种新技术，用于光介导的释放和活细胞中蛋白质的研究。该技术利用激光脉冲来控制细胞内标记蛋白质分子的释放，从而更清楚地观察到分子的功能。研究小组认为，这种方法在未来的科学研究中有广泛的潜在应用。

在最简单的层面上，蛋白质可以被理解为微小的机器 -尺寸仅为百万分之一毫米 -负责执行我们细胞中的大部分功能。为了更好地了解这些蛋白质，柏林自由大学Universitä柏林化学与生物化学研究所的Ewers小组开发了一种方法，通过这种方法可以更好地在分子水平上观察细胞功能。

单分子显微镜，即观察单分子的能力，极大地增加了我们对细胞内发生的某些机制的理解，例如，遗传物质是如何复制的。然而，到目前为止，这项技术的一个问题是，每个细胞都含有每种蛋白质的数千个副本。这使得很难单独跟踪蛋白质来研究它们在细胞背景下的功能，即使它们已经被标记上颜色。

Ewers和他的研究小组现在已经开发出一种新技术，使科学家能够同时观察选定数量的标记蛋白质。这项技术通过使用一种特殊的蛋白质将标记的蛋白质结合到高尔基体 上，高尔基体是一种存在于所有植物和动物细胞 中的细胞器。一个短的、可控的光脉冲切断这种连接，允许一些蛋白质被运送到细胞中执行它们的功能的地方。

“这项新技术代表了研究细胞中单个蛋白质的突破。仅用一个短脉冲的光，我们就能以一种可控的方式释放细胞中的单个分子，这样就能更好地观察它们的功能，”Ewers解释说，他是Freie Universitä研究小组的负责人。

Freie UniversitäBerlin的细胞生物学家、该研究的第一作者Purba Kashyap博士强调说:“一旦我们看到我们可以通过改变激光束的强度来控制释放的蛋白质数量，我们就知道我们的技术可以有广泛的应用，并对其他研究人员有很大的帮助。”

这项技术的细节是由Freie Universitä的工作小组与柏林、汉堡和东京的其他实验室共同开发的，已发表在最新一期的《自然方法》上。

“这种方法现在已经在三个不同的实验室中得到了很好的验证。它已经被证明是非常强大的，我们已经与几个对它的科学应用感兴趣的各方取得了联系，”Ewers说。潜在的未来应用领域包括操纵受感染细胞或生物体单个细胞中的蛋白质功能，更不用说该技术对需要直接观察单个蛋白质及其功能的研究所代表的一般改进。

“例如，精确控制释放多少蛋白质的能力将使我们能够准确计算出需要多少突变受体才能使细胞不受控制地自我复制，例如在癌症等疾病中。”

Ewers和他的团队已经计划与外部合作伙伴实施这项技术，并进一步发展它，“柏林是光遗传学研究的重要中心 -一个探索如何利用光来解决生物问题的领域。”我们很高兴能够与Andrew Plested教授(Humboldt-Universitäzu Berlin)和Marcus Taylor博士(马克斯·普朗克感染生物学研究所)进行如此高效的合作。”

这两个工作小组共同展示了这项新技术如何用于恢复具有遗传缺陷的免疫细胞中的蛋白质功能。与其他工作组的合作将致力于在不久的将来将新方法应用于果蝇。