解决微管标记难题:人工设计蛋白质标记技术为极性研究提供可靠工具

学术   科学   2024-11-28 07:30   北京  

本文通过ChatGLM/GPT进行辅助对近期Bio-protocol 期刊发表的方案进行解读和概括,若感兴趣请点击“阅读原文”查看详细的实验流程及试材。如果解读中有任何错误或遗漏,敬请指正

微管是细胞骨架的重要组成部分,其极性标记对于研究微管相关蛋白的特异性行为具有重要意义。然而,现有方法在实际应用中仍面临生化一致性不足和操作复杂性高的问题,急需新的技术突破在这方面,2024年11月20日,Bio-protocol 期刊在线发表了西班牙巴塞罗那科学技术研究所(The Barcelona Institute of Science and Technology)Thomas Surrey团队题为“Preparation of Polarity-Marked Microtubules Using a Plus-End Capping DARPin”的方法文章。

图1. 文章标题页 https://doi.org/10.21769/BioProtoc.5109
关键词微管 体外重建 荧光显微镜 微管极性 微管相关蛋白(MAPs) 分子马达 DARPin

DARPin(DARPin)一种人工设计的蛋白质,基于天然存在的锚蛋白重复结构(ankyrin repeat domain)优化而成。锚蛋白重复结构是一种高度模块化、可预测的蛋白质折叠单元,广泛存在于生物体内,参与多种蛋白-蛋白相互作用

微管是细胞骨架的重要组成部分,具有由α/β-异二聚体组成的结构极性,正端和负端在动态特性上存在差异。在细胞中,微管极性对相关蛋白的功能至关重要,负端通常由γ-微管蛋白环状复合物稳定,正端受多种蛋白调控。然而,细胞内微管的高密度分布限制了荧光显微镜对蛋白与微管端特异性相互作用的观察。传统的微管极性标记方法多使用N-乙基马来酰亚胺修饰微管蛋白,导致微管正负端段存在化学和机械性能差异,可能干扰相关蛋白的特异性行为分析。为克服这一局限,研究者开发了一种利用设计锚蛋白重复蛋白(DARPin)的方法,该方法在保持微管两端生化一致性的同时,能够准确标记微管极性,为微管端特异性研究提供了更可靠的工具


  • 新方法生成的微管正负端段具有相同的生化性质,避免了传统方法因化学修饰导致的性质差异,确保实验结果的可靠性。

  • 采用GMPCPP作为唯一稳定剂,避免了传统方法中不同稳定剂引入的结构和机械性能差异。

  • 利用设计锚蛋白重复蛋白(DARPin)实现快速、高效的微管极性标记,大幅简化了实验步骤。

—————文中代表性图—————

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图2. 实验流程图形概述(来自Bio-protocol期刊

图3. AlexaFluor647标记的极性标记微管在玻片上的显微图像(来自Bio-protocol期刊

图4. AlexaFluor647标记的极性标记微管在玻片吸附的HSET马达蛋白上滑行(来自Bio-protocol期刊
  • 微管相关蛋白功能研究
    为研究微管相关蛋白在正端或负端的特异性作用提供了精准的体外实验平台。
  • 细胞骨架动力学分析
    ‍可用于探索微管动态不稳定性调控机制,进一步理解微管在细胞分裂、迁移中的功能。
  • 药物筛选
    帮助筛选针对微管端特异性作用的药物,尤其是在抗癌药物研发中具有潜力。


这个方法的可重复性已经被本文作西班牙巴塞罗那科学技术研究所(The Barcelona Institute of Science and Technology)Thomas Surrey团队验证过,相关实验数据与结果发表在J Cell Biol,DOI:10.1083/jcb.202304020

温馨提示:积极引用本文不仅是对作者创新技术和科研共享的最佳肯定,也是确保实验可复现性的重要方式。

Henkin, G., Brito, C., Plückthun, A. and Surrey, T. (2024). Preparation of Polarity-Marked Microtubules Using a Plus-End Capping DARPin. Bio-protocol 14(22): e5109. DOI: 10.21769/BioProtoc.5109.

Henkin, G., Brito, C., Thomas, C. and Surrey, T. (2023). The minus-end depolymerase KIF2A drives flux-like treadmilling of γTuRC-uncapped microtubules. J Cell Biol. 222(10). https://doi.org/10.1083/jcb.202304020.

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