蛋白質(zhì)不是簡單地在細胞表面相互獨立地均勻分布;相反，它們被組織成分子群落。在這些群落中，蛋白質(zhì)經(jīng)常協(xié)同工作以實現(xiàn)細胞功能，”蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院教授 Bernd Wollscheid 解釋道。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究所。Wollscheid 的博士生 Maik Müller 現(xiàn)在與包括來自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和其他機構(gòu)的更多研究人員在內(nèi)的大型跨學(xué)科團隊一起開發(fā)了一種可用于發(fā)現(xiàn)細胞表面分子組織的技術(shù)。
“誰接吻了?”
通過這項稱為 LUX-MS 的技術(shù)，研究人員可以以納米級精度確定蛋白質(zhì)如何整合到細胞表面的組織中——換句話說，哪些蛋白質(zhì)彼此接近。到目前為止，科學(xué)家們能夠測量彼此具有高親和力的單個蛋白質(zhì)的相互作用，以及駐留在細胞內(nèi)的分子。然而，這種新方法是第一個使科學(xué)家能夠特異性檢測整個細胞表面分子的組織的方法。Wollscheid 將這一整體稱為“表面組”。該術(shù)語由單詞“表面”和后綴“-ome”組成，后綴也用于基因組或蛋白質(zhì)組等術(shù)語。
Wollscheid 眼中閃爍著光芒，解釋了該方法背后的原理：“我們專門修改了一個特定的表面分子，使其喜歡與其附近的分子“親吻”，然后我們檢查其他表面分子的痕跡口紅。” 用更專業(yè)的術(shù)語來說，一種小的化合物附著在感興趣的蛋白質(zhì)上。當用光照射時，這種化合物會產(chǎn)生少量的活性氧分子，氧化附近的表面蛋白質(zhì)。使用特定的富集方法和質(zhì)譜結(jié)合統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，科學(xué)家們可以最終確定哪些分子已被氧化。
為了確定感興趣的蛋白質(zhì)和其他分子之間的距離，研究人員在影響活性氧分子數(shù)量和存活時間的稍微修改的條件下重復(fù)他們的實驗。這些包括光照射的長度和培養(yǎng)細胞的培養(yǎng)基的選擇。局部產(chǎn)生的活性氧越多，這個過程持續(xù)的時間越長，表面分子被氧化的區(qū)域就越大。
更擅長靶向癌癥的藥物
Wollscheid 和他的同事現(xiàn)在將使用該技術(shù)來比較健康人和患病人的細胞。“我們正試圖了解疾病如何在細胞水平上改變蛋白質(zhì)的組織——例如，當健康細胞轉(zhuǎn)化為癌細胞時，”沃爾沙伊德說。科學(xué)家們正在創(chuàng)建健康細胞的參考圖。然后他們計劃用它來識別患病細胞表面蛋白質(zhì)群落組織的差異。
了解細胞表面存在哪些分子以及它們是如何組織的，在開發(fā)抗癌新藥等領(lǐng)域可能會變得很重要?，F(xiàn)代抗癌藥物通常將細胞殺傷劑與抗體偶聯(lián)，該抗體可識別大量存在于癌細胞上的表面分子。這意味著癌細胞以合理程度的特異性被殺死。然而，在健康細胞上也發(fā)現(xiàn)了許多癌癥特異性表面分子，盡管濃度較低，促使這些藥物也殺死一些健康細胞。
如果發(fā)現(xiàn)兩個分子僅在患病細胞上相鄰而不在健康細胞上相鄰，則可以開發(fā)出將這兩個分子一起識別的藥物。只有當細胞上存在兩種分子并且彼此相鄰時，藥物才會殺死細胞。這正是新技術(shù)提供的信息。
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