研究小组开发新技术来释放和研究细胞中的单个蛋白质

由柏林自由大学生物化学家 Helge Ewers 教授领导的研究小组开发了一种新技术，用于活细胞中光介导的蛋白质释放和研究。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，从而可以更清楚地观察分子的功能。该团队相信这种方法在未来的科学研究中具有广泛的潜在应用。

在最简单的层面上，蛋白质可以被理解为微型机器——大小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，柏林自由大学化学与生物化学研究所的尤尔斯小组开发了一种方法，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，极大地增进了我们对细胞内发生的某些机制的理解，例如遗传物质如何复制。然而，迄今为止，这项技术的一个问题是每个细胞都包含每种蛋白质的数千个拷贝。这使得很难单独跟踪蛋白质来研究它们在细胞环境中的功能，即使它们已经被标记了颜色。

尤尔斯和他的研究团队现已开发出一种新技术，使科学家能够同时观察选定数量的标记蛋白质。该技术的工作原理是使用一种特殊的蛋白质将标记的蛋白质结合到高尔基体(一种存在于所有植物和动物细胞中的细胞器)上。然后，短的、受控的光脉冲会切断这种连接，使一些蛋白质被运输到细胞中发挥其功能的地方。

“这项新技术代表了研究细胞中单个蛋白质的突破。只需短脉冲光，我们就可以以受控的方式释放细胞中的单个分子，从而更好地观察它们的功能，”该研究负责人 Ewers 解释道。自由大学的研究小组。

柏林自由大学的细胞生物学家、该研究的第一作者 Purba Kashyap 博士强调，“一旦我们发现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，我们就知道我们的该技术可以有广泛的应用，并对其他研究人员有很大帮助。”

该技术的细节由自由大学的工作组与柏林、汉堡和东京的其他实验室共同开发，已发表在最新一期的《自然方法》上。

“这种方法现已在三个不同的实验室中得到很好的应用。事实证明它非常稳健，我们已经与对其科学应用感兴趣的几个方面取得了联系，”尤尔斯说。未来潜在的应用领域包括操纵受感染细胞或活生物体单个细胞中的蛋白质功能，更不用说该技术为需要直接观察单个蛋白质及其功能的研究带来的总体改进。

“例如，准确控制释放的蛋白质数量的能力将使我们能够准确计算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 和他的团队已经在制定计划，与外部合作伙伴一起实施这项技术，并进一步开发它，“柏林是光遗传学研究的重要中心，该领域致力于探索如何利用光来解决生物问题。并且我们很高兴能够与 Andrew Plested 教授(柏林洪堡大学)和 Marcus Taylor 博士(马克斯·普朗克感染生物学研究所)如此高效地合作。”

工作组共同证明了如何使用新技术来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旨在在不久的将来将新方法应用于果蝇中