Informație

Interacțiunea a două proteine ​​va varia între țesuturi diferite?

Interacțiunea a două proteine ​​va varia între țesuturi diferite?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Să presupunem că proteinele A și B sunt ambele abundente în țesutul X și țesutul Y. Vor interacționa A și B în X, dar nu vor interacționa în Y?

Bănuiesc că A și B ar putea fi biomarkeri ai unei anumite boli, iar în țesuturile patologice cantitatea lor rămâne relativ neschimbată, dar nu mai interacționează, pierzându-și astfel funcționalitatea și provocând boala.

O condiție posibilă ar fi ca A și B să nu interacționeze direct, ci să necesite o a treia proteină C pentru a acționa ca schelă pentru a forma complexul A-C-B. Deci, atunci când C este exprimat în țesutul X, dar nu în Y, am observa acest fenomen.

Există alte mecanisme sau exemple?


Exemplul dvs. de interacțiune mediată de o proteină de tip schelă este cu siguranță o modalitate de a controla interacțiunile dintre proteine. Acest lucru nu se întâmplă doar în diferite țesuturi, ci este, de asemenea, folosit pentru a controla fin interacțiunea anumitor proteine ​​într-o singură celulă, cel mai notabil exemplu pentru acest lucru sunt kinazele din calea MAP (a se vedea, de exemplu, această lucrare).

O altă posibilitate pe care o văd este că A și B pot interacționa, dar numai dacă (cel puțin) unul dintre ei este modificat, de ex. prin fosforilare - deci interacțiunea reală are loc cu Ap și B. Într-un caz ca acesta nu este puțin probabil ca proteina care modifică A să fie exprimată (sau activă) doar în anumite țesuturi, ceea ce înseamnă că A(-p) și B pot doar interacționează în aceste țesuturi.


Descifrarea interacțiunilor celulă-celulă și a comunicării din expresia genelor

Interacțiunile celulă-celulă orchestrează dezvoltarea organismului, homeostazia și funcțiile unicelulare. Atunci când celulele nu interacționează în mod corespunzător sau decodifică incorect mesajele moleculare, apare boala. Astfel, identificarea și cuantificarea căilor de semnalizare intercelulară a devenit o analiză comună efectuată în diverse discipline. Extinderea bazelor de date de interacțiune proteină-proteină și progresele recente în tehnologiile de secvențiere a ARN-ului au permis analize de rutină ale semnalizării intercelulare din măsurătorile expresiei genice ale seturilor de date în vrac și unicelulare. În special, perechile ligand-receptor pot fi utilizate pentru a deduce comunicarea intercelulară din expresia coordonată a genelor lor înrudite. În această revizuire, evidențiem descoperirile permise de analizele interacțiunilor celulă-celulă din datele transcriptomice și revizuim metodele și instrumentele utilizate în acest context.


Interatomi de proteine ​​din arborele vieții

Următorul arbore filogenetic prezintă 1.539 de bacterii, 111 arhee și 190 eucarya. Pe măsură ce speciile ancestrale au dispărut, interactomele proteice mai vechi s-au pierdut și doar interactomele speciilor actuale ne sunt disponibile. Pentru fiecare specie, construim o rețea PPI separată, adică interatomul proteic. Un interactom captează toate interacțiunile fizice proteină-proteină din cadrul unei specii, de la interacțiuni biofizice directe proteină-proteină până la interacțiuni reglatoare proteină-ADN și metabolice.


FUNDAMENTE PENTRU BIOLOGIA SINTETICĂ A PROTEINELOR

Biologia sintetică își propune să pregătească terenul pentru ingineria de rutină a sistemelor biologice complexe ( 13, 15). Bazele unei biologie sintetice a proteinelor sunt, de fapt, mai solide decât pentru multe alte domenii din acest domeniu tânăr. O întreagă industrie sprijină biochimiștii în manipularea și producția de proteine ​​recombinate. Inițiativele la scară mică și mare oferă structuri atomice ( 16), microscopia electronică ( 17) și alte metode oferă imagini ale ansamblurilor mari și o gamă largă de metode biofizice sunt dedicate studiului detaliat al funcției și dinamicii proteinelor. Metodele experimentale sunt completate de un set bogat de instrumente de modelare. Calculele mecanicii cuantice descriu mecanisme de reacție rapidă la nivel subatomic ( 18). Strategiile de mecanică moleculară împing simularea dinamicii atomice în intervalul de timp de microsecunde ( 19). Aproximațiile de ordin superior ( 18) suportă proiectarea rațională ( 20), screeningul virtual pentru partenerii de legare ( 21) sau predicția structurilor ( 22) și a geometriilor de ansamblu ( 23). Desigur, nimic din toate acestea nu este ușor. Pe de altă parte, biologii sintetici au luxul de a alege sisteme bine caracterizate pentru care aceste metode funcționează efectiv. Un inginer de sisteme proteice poate stabili astfel un lanț aproape complet de informații de la cantități macroscopice, cum ar fi constantele de viteză sau stabilitățile până la detalii subatomice. În schimb, majoritatea proiectelor de biologie sintetică se bazează în prezent pe arta „ingineriei cutiei negre”, cu o înțelegere doar parțială a sistemelor cu care au de-a face. Rețelele de gene sintetice, de exemplu, depind de mașini complexe de transcripție și traducere și sunt supuse variațiilor stării celulare și altor „efecte secundare”. Circuitele numai cu proteine ​​ar fi susceptibile de o abordare de proiectare mai rațională - ar putea fi optimizate in vitro și să fie testat în soluții sau extracte de complexitate crescândă înainte de a fi folosit pentru celulele reale. Dispozitivele bazate pe ARN ( 24) sau sistemele de calcul ADN ( 25) pot oferi niveluri similare de control și, la fel ca în celulele naturale, dispozitivele ADN, ARN și proteine ​​s-ar putea într-un viitor să se completeze reciproc în sistemele sintetice ( 15).

Ingineria proteinelor individuale sa maturizat într-o disciplină științifică cu drepturi depline, cu aplicații importante. În mod tradițional, acest domeniu a fost dominat de metode de evoluție direcționată, care acoperă grupuri mari de proteine ​​cu secvență parțial randomizată (26). Mai recent, metodele computaționale de proiectare a proteinelor devin din ce în ce mai de succes la ingineria bazată pe structură a pliurilor, interacțiunilor și activităților proteice ( 20 ). O combinație a ambelor abordări a culminat recent cu de-novo proiectarea a două enzime ( 27, 28) cu activități noi care nu se găsesc în natură. Totuși, din ce în ce mai mult, inginerii proteici își mută atenția de la manipularea reziduurilor din proteinele globulare individuale la recombinarea și fuziunea domeniilor proteice întregi (29-32).


Biologie celulară orizontală: monitorizarea schimbărilor globale ale stărilor de interacțiune a proteinelor cu testul de deplasare termică celulară la nivelul proteomului (CETSA)

Testul de deplasare termică celulară (CETSA) este o tehnică biofizică care permite studii directe ale legării ligandului de proteine ​​din celule și țesuturi. Implementarea la nivel de proteom a CETSA cu detectare prin spectrometrie de masă (MS-CETSA) a fost acum aplicată cu succes pentru a descoperi ținte pentru medicamentele clinice orfane și hit-uri de pe ecranele fenotipice, pentru a identifica ținte în afara țintelor și pentru a explica polifarmacologia și toxicitatea medicamentelor. Implementările MS-CETSA multidimensionale foarte sensibile pot acum accesa și legarea liganzilor fiziologici de proteine, cum ar fi metaboliți, acizi nucleici și alte proteine. MS-CETSA poate oferi astfel informații cuprinzătoare despre modulațiile stărilor de interacțiune a proteinelor în procesele celulare, inclusiv efectele în aval ale medicamentelor și tranzițiile între diferite stări fiziologice ale celulelor. Astfel de informații orizontale despre modularea ligandului în celule sunt în mare măsură ortogonale cu informațiile verticale privind nivelurile diferitelor proteine ​​și, prin urmare, deschide noi oportunități de înțelegere a aspectelor operaționale ale proteomilor celulari.


Joncțiunile celulare

Există trei categorii funcționale de joncțiuni celulare: joncțiuni aderente, adesea numite desmozomi strânși sau ocluzi, joncțiuni și joncțiuni gap, sau permeabile. Joncțiunile aderente țin celulele împreună mecanic și sunt asociate cu fibre intracelulare ale citoscheletului. Joncțiunile strânse țin, de asemenea, celulele împreună, dar formează un sigiliu intercelular aproape etanș prin fuziunea membranelor celulare adiacente. Atât joncțiunile aderente, cât și joncțiunile strânse sunt prezente în principal în celulele epiteliale. Multe tipuri de celule posedă, de asemenea, joncțiuni gap, care permit moleculelor mici să treacă de la o celulă la alta printr-un canal.


Difuzia poate fi fie simplă difuzie și poate fi facilitată de o altă moleculă

Difuzare simplă

Difuziunea simplă este doar mișcarea moleculelor de-a lungul gradientului lor de concentrație fără implicarea directă a altor molecule. Poate implica fie răspândirea unui material printr-un mediu, fie transportul unei particule peste o membrană. Toate exemplele date mai sus au fost cazuri de difuzie simplă.


Imaginea este o reprezentare simplă a difuziei unei particule într-un alt mediu.

Difuzia simplă este relevantă în reacțiile chimice, în multe fenomene fizice și poate chiar influența modelele meteorologice globale și evenimentele geologice. În majoritatea sistemelor biologice, difuzia are loc printr-o membrană semi-permeabilă formată dintr-un strat dublu lipidic. Membrana are pori și deschideri pentru a permite trecerea unor molecule specifice.

Difuzare facilitată

Pe de altă parte, difuzia facilitată, așa cum indică termenul, necesită prezența unei alte molecule (facilitatorul) pentru ca difuzia să aibă loc. Difuzia facilitată este necesară pentru mișcarea moleculelor mari sau polare prin stratul dublu lipidic hidrofob. Difuzia facilitată este necesară pentru procesele biochimice ale fiecărei celule, deoarece există o comunicare între diferite organele subcelulare. De exemplu, în timp ce gazele și moleculele mici precum metanul sau apa pot difuza liber pe o membrană plasmatică, moleculele încărcate mai mari, cum ar fi carbohidrații sau acizii nucleici, au nevoie de ajutorul proteinelor transmembranare care formează pori sau canale.


Imaginea arată mișcarea unei molecule insolubile din spațiul extracelular către citoplasmă.

Deoarece sunt deschideri relativ mari în membrana plasmatică, aceste proteine ​​membranare integrale au, de asemenea, o specificitate ridicată. De exemplu, proteina canal care transportă ionii de potasiu are o afinitate mult mai mare pentru acel ion decât un ion de sodiu foarte similar, cu aproape aceeași dimensiune și încărcătură.


CE VOM ÎNVĂȚĂ?

Circuitele de proteine ​​​​sintetice vor oferi un test acid pentru metodele de biologie a sistemelor și înțelegerea noastră în general. Un sistem care a fost construit din părți bine caracterizate, conform specificațiilor umane, nu lasă nicio scuză pentru predicțiile eșuate. De fapt, ar trebui să putem reconstitui circuitele de proteine ​​sintetice in vitro și studiază-le fără nicio lacune în cunoștințe. Secvențele și structurile trebuie cunoscute, dinamica moleculară poate fi simulată, ratele și constantele de echilibru pot fi măsurate și reacțiile pot fi modelate. Prin urmare, sistemele de proteine ​​sintetice atent controlate ne-ar putea permite să ne aventurăm adânc în Terra incognita între biologia structurală și a sistemelor și studiază interdependența arhitecturii proteinelor, a dinamicii moleculare și a procesării semnalelor celulare.

Sistemele de proteine ​​sintetice multicomponente pot deveni, de asemenea, instrumente valoroase de cercetare. O primă generație de dispozitive simple de interacțiune cu proteine ​​​​din două componente a găsit o utilizare larg răspândită ca senzori și controale în laboratoare: drojdie-două-hibrid ( 104) și metodele înrudite convertesc legarea proteinelor în expresie genică și au dezvăluit milioane de interacțiuni fizice. Dispozitivele de completare a proteinelor (105–107) oferă citiri alternative de interacțiune. Cea mai recentă generație de dispozitive de intrare pentru interacțiunea indusă de droguri sau chiar de lumină (55, 57, 63) permite acum cercetătorilor să intercepteze și să manipuleze dinamica celulară la rezoluție temporală și chiar spațială ridicată. Câteva dintre aceste dispozitive de intrare de interacțiune au fost deja combinate cu dispozitive de ieșire reutilizabile pentru a oferi, de exemplu, control fin asupra expresiei (57), proteolizei (127, 129) sau îmbinării inteinei (113, 117). Exemple sunt date în tabelele 1 și 2.


Matricea extracelulară

O parte substanțială a țesuturilor este spațiul din afara celulelor, numit spațiu extracelular. Acesta este umplut cu un material compozit, cunoscut sub numele de matrice extracelulară, compus dintr-un gel în care sunt suspendate o serie de proteine ​​fibroase. Gelul constă din molecule mari de polizaharide (zahăr complex) într-o soluție apoasă de săruri anorganice, nutrienți și produse reziduale cunoscute sub numele de lichid interstițial. Principalele tipuri de proteine ​​din matrice sunt proteinele structurale și proteinele adezive.

Există două tipuri generale de țesuturi distincte nu numai prin organizarea lor celulară, ci și prin compoziția matricei lor extracelulare. Primul tip, țesutul mezenchimal, este alcătuit din grupuri de celule grupate împreună, dar care nu sunt strâns aderente una de alta. Ei sintetizează un gel foarte hidratat, bogat în săruri, lichid și fibre, cunoscut sub numele de matrice interstițială. Țesutul conjunctiv este un mezenchim care leagă împreună alte țesuturi mai bine organizate. Soliditatea diferitelor țesuturi conjunctive variază în funcție de consistența matricei lor extracelulare, care, la rândul său, depinde de conținutul de apă al gelurilor, de cantitatea și tipul de polizaharide și proteine ​​structurale și de prezența altor săruri. De exemplu, osul este bogat în fosfat de calciu, ceea ce conferă acelui țesut rigiditatea, tendoanele sale sunt în mare parte proteine ​​structurale fibroase, dând o consistență de frânghie, iar spațiile articulare sunt umplute cu un fluid lubrifiant, în principal polizaharide și lichid interstițial.

Țesuturile epiteliale, al doilea tip, sunt foi de celule care aderă pe suprafețele lor laterale sau laterale. Ei sintetizează și depun pe suprafețele lor inferioare, sau bazale, un complex organizat de materiale matrice cunoscute sub numele de lamina bazală sau membrana bazală. Acest strat subțire servește ca limită cu țesutul conjunctiv și ca substrat de care sunt atașate celulele epiteliale.


Identificată o nouă „variantă mexicană” COVID-19: se răspândește din ce în ce mai mult în America de Nord

A devenit recent proeminent în Mexic și, în mod similar cu alte variante, prezintă o mutație în proteina Spike a coronavirusului. „Varianta mexicană” a fost identificată de un grup de cercetare al Universității din Bologna.

Un grup de cercetare al Departamentului de Farmacie și Biotehnologie al Universității din Bologna a analizat peste un milion de secvențe genomului SARS-CoV-2. Această analiză a condus la identificarea unei noi variante care, în ultimele săptămâni, s-a răspândit mai ales în Mexic, dar a fost găsită și în Europa. Lucrarea lor publicată în Jurnalul de virologie medicală a prezentat așa-numita “variantă mexicană”, a cărei denumire științifică este T478K. Ca și alte tulpini, aceasta prezintă o mutație a proteinei Spike, care permite coronavirusurilor să se atașeze și să pătrundă în celulele lor vizate.

“Această variantă s-a răspândit din ce în ce mai mult în rândul oamenilor din America de Nord, în special în Mexic. Până în prezent, această variantă acoperă mai mult de 50% din virușii existenți în această zonă. Rata și viteza răspândirii le amintesc pe cele ale „variantei britanice”, explică Federico Giorgi, care este coordonatorul studiului și profesor la Departamentul de Farmacie și Biotehnologie al Universității din Bologna. “Mutația proteinei Spike este localizată structural în regiunea de interacțiune cu receptorul uman ACE2. Coronavirusurile se atașează de acest receptor pentru a infecta celulele, răspândind astfel infecția cu mai multă eficacitate.”

Cercetătorii au pornit de la analiza a aproape 1,2 milioane de mostre secvențiate ale genomului SARS-CoV-2 găsite în bazele de date internaționale până la 27 aprilie 2021. Noua variantă T478K a fost detectată în 11435 de mostre. Acesta este dublu față de numărul de mostre care au prezentat aceeași variantă cu doar o lună mai devreme. O astfel de creștere de la începutul anului 2021 i-a alarmat pe cercetători.

“Varianta mexicană” se răspândește uniform între bărbați și femei și intervale de vârstă. Această variantă reprezintă 52,8% din toate coronavirusurile secvențiate din Mexic, în timp ce în Statele Unite apare doar în 2,7% din probele secvențiate. În ceea ce privește Europa, „varianta mexicană” s-a răspândit slab în Germania, Suedia și Elveția. În Italia este practic inexistent, cu doar 4 cazuri raportate.

Mutația care caracterizează această variantă este localizată într-o regiune a proteinei Spike care este responsabilă pentru interacțiunea cu receptorul uman ACE2: acesta este mecanismul care permite coronavirusurilor să acceseze celulele. Mutații similare sunt comune tuturor variantelor care au fost în centrul atenției în ultimele luni. Într-adevăr, variantele recente de coronavirus se remarcă prin ratele lor ridicate de infecție, ceea ce le-a făcut omniprezente în multe zone ale lumii.

Cercetătorii au testat acțiunea proteinei T478K Spike cu in Silicon simulări și a aflat că această proteină mutantă poate modifica sarcina electrostatică superficială. În consecință, poate modifica nu numai interacțiunea cu proteina umană ACE2, ci și cu anticorpii sistemului imunitar și astfel să împiedice eficacitatea medicamentului.

“Datorită cantității mari de date disponibile în bazele de date internaționale, putem deține un control aproape în timp real asupra situației prin monitorizarea răspândirii variantelor de coronavirus în diferite zone geografice,” conchide Giorgi. “Menținerea acestui efort în următoarele luni va fi crucială pentru a acționa prompt și cu mijloace eficiente.”

„Raport preliminar privind mutația T478K SARS-CoV-2 Spike” este titlul studiului publicat în Jurnalul de virologie medicală. Autorii sunt Simone di Giacomo, Daniele Mercatelli, Amir Rakhimov și Federico Giorgi, toți de la Departamentul de Farmacie și Biotehnologie al Universității din Bologna.

Referință: “Raport preliminar privind sindromul respirator acut sever coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Spike mutation T478K” de Simone Di Giacomo, Daniele Mercatelli, Amir Rakhimov și Federico M. Giorgi, 5 mai 2021, Jurnalul de virologie medicală.
DOI: 10.1002/jmv.27062


Priveste filmarea: Despre formarea proteinelor - Meloproteine (Iunie 2022).


Comentarii:

  1. Wekesa

    Este adevarat! Ideea de bine, sunt de acord cu tine.

  2. Eleuia

    De acord total cu ea. O idee grozavă, sunt de acord cu tine.

  3. Shakagami

    Aș dori să vă încurajez să mergeți pe un site care are o mulțime de informații despre acest subiect.

  4. Beale

    Îmi pare rău, am șters mesajul

  5. Douzilkree

    Aflu că nu ai dreptate. Sunt sigur. Pot dovedi asta. Scrieți în PM, vom comunica.



Scrie un mesaj