Australiska forskare är bland de första i världen som har tillgång till ett nytt tillvägagångssätt för att förstå invecklade förändringar som styr hur proteiner fungerar i våra celler inom hälsa och sjukdom.

Den nya proteomikstekniken som kallas ”ubiquitin clipping” gör det möjligt för forskare att skapa högupplösta kartor över hur proteiner modifieras av en process som kallas ubiquitination. Tekniken ger en ny detaljnivå för att förstå rollen av ubiquitination i celler, och kan avslöja subtila förändringar som bidrar till en rad sjukdomar, inklusive cancer, inflammatoriska tillstånd och neurodegenerativa störningar.

Forskningen, som publicerades idag i Natur , leddes av forskaren Walter och Eliza Hall Institute, professor David Komander, som utförde arbetet vid MRC Laboratory of Molecular Biology i Cambridge, STORBRITANNIEN.

Med en blick

• En ny proteomik teknik har utvecklats för att studera protein ubiquitination, modifieringar av proteiner i celler som kan påverka deras funktion.
• Tekniken, kallas 'ubiquitin -klippning', gör det möjligt för forskare att kartlägga proteinets ubiquitination i oöverträffade detaljer.
• Ubiquitin -klippning är nu etablerad vid Walter and Eliza Hall Institute, gör det möjligt för australiensiska forskare att undersöka nya aspekter av ubiquitinsignalering, inklusive dess länkar till en rad sjukdomar.

Ubiquitin -arkitektur

Ubiquitin är ett litet protein som kan länka till andra proteiner i en cell, antingen som en enhet eller i längre raka eller grenade kedjor. Professor David Komander, som leder institutets nyligen etablerade division Ubiquitin Signaling, nämnda protein ubiquitination kan påverka alla cellulära processer.

"Ubiquitination kan förändra hur proteiner fungerar, eventuellt förändra deras aktivitet, omdirigera dem till olika delar av cellen, eller reglera deras interaktioner med andra proteiner. Ett av de mest kända exemplen på ubiquitination är när det riktar sig mot specifika proteiner för förstörelse, reglerar nivåerna av proteinet i cellen, men vi vet nu att det finns många mer subtila och komplexa roller för ubiquitinsignalering, " han sa.

"Arkitekturen" för ubiquitinkedjor kan vara komplex med många grenar som påverkar dess inverkan på proteiner, men fram till nu har det varit nästan omöjligt för forskare att upptäcka och skilja mellan olika förgreningsstrukturer. Detta har begränsat de experiment som var möjliga att förstå ubiquitinationens roll i sjukdomsprocesser. "

Den nya tekniken 'ubiquitin clipping', som utvecklades av professor Komander och hans kollegor vid University of Cambridge och University of Vienna, gör det möjligt för forskare att mäta olika ubiquitinkedjearkitekturer genom förbehandling av proteinprov, och sedan analysera dem med elektrofores och masspektrometri.

"Ubiquitin -klippning har gjort det möjligt för oss att avslöja en helt ny nivå av komplexitet i ubiquitinsignalering. I våra pilotförsök har vi upptäckte förgrenade ubiquitinkedjor är mycket vanligare än man tidigare trott. Vi kunde också studera kombinationer av modifieringar av ubiquitin och andra proteiner - en bedrift som hittills var ganska svår, "Sade professor Komander.

"Detta är en revolutionerande teknik som förenklar ubiquitinforskning, möjliggör en ny nivå av detaljerade experiment. Det är skillnaden mellan att beskriva ett hus enbart baserat på antalet väggar, fönster och dörrar har den, kontra att titta på detaljerade arkitektoniska planer. "

Ny inblick i sjukdomar

Ändrad ubiquitination av proteiner har varit inblandad i en rad sjukdomar, inklusive cancer, inflammatoriska sjukdomar och neurodegenerativa störningar såsom Parkinsons sjukdom. Professor Komander sa att ubiquitinklippningstekniken redan tillämpades för att studera patientprover.

"Min kollega Walter och Eliza Hall Institute Dr. en komplex inflammatorisk sjukdom. Detta kan ge nya insikter om hur denna sjukdom utvecklas och reagerar på befintliga terapier, " han sa.

"Ubiquitination är också ett lovande mål för utveckling av nya läkemedel. Ubiquitin -klippning kommer att vara en kritisk aspekt av mitt teams forskning om läkemedelsupptäckt.

"Det är spännande att australiensiska forskare är bland de första i världen som har tillgång till ubiquitinklippning, och jag ser fram emot att se tekniken stödja många spännande upptäckter, inklusive genom våra samarbeten med andra forskargrupper. "