Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Universidad de Boston han desarrollado un sistema capaz de detectar rápidamente millones de células de levadura para medir los agregados de proteínas. Las proteínas regulan todos los procesos que mantienen vivas a las células, pero cuando se pliegan incorrectamente pueden agruparse en grandes agregaciones,un fenómeno asociado con enfermedades que incluyen Alzheimer, Huntington y Parkinson.
El método de alto rendimiento del equipo permite a los investigadores detectar rápidamente genes, medicamentos, mutaciones o nuevas condiciones que influyen en los agregados de proteínas, ofreciendo nuevas formas de explorar sus causas y posibles nuevas terapias.
"Parte del ímpetu para nuestro trabajo es que estas agregaciones de proteínas han sido muy difíciles de estudiar y rastrear cuantitativamente", dijo Greg Newby, un estudiante de doctorado en el Instituto Whitehead de Investigación Biomédica en el MIT, que realizó la investigación ".En nuestro sistema, podemos medir rápidamente una gran población de células y detectar con sensibilidad incluso células raras que contienen agregados de proteínas o tienen agregados de proteínas disueltos ".
Newby presentará la herramienta, denominada Informe transcripcional de levadura de proteínas agregadas, o yTRAP, en la Conferencia de Genética Aliada organizada por la Sociedad de Genética de América el 16 de julio.
Los agregados de proteínas se forman cuando decenas a miles de proteínas no estructuradas se agrupan. Aunque se ven en muchos tipos de células, sus causas y efectos no se comprenden bien. Además de una serie de enfermedades neurodegenerativas graves, los agregados están asociados con enfermedades priónicas, unclase de trastornos en los que las proteínas que funcionan mal funcionan como agentes infecciosos. Al mismo tiempo, algunas agregaciones de proteínas se han asociado con funciones beneficiosas, como facilitar la formación de recuerdos y proteger las células de los virus.
Para crear el nuevo sistema, Newby y sus colegas desarrollaron un gen sintético o hecho por el hombre que hace que una célula altere su fluorescencia cuando una proteína de interés se acumula en un grupo. Insertaron el gen en la levadura para crear una poblaciónde células que pueden seleccionarse rápida y automáticamente para la agregación.
Los métodos existentes utilizados para detectar agregaciones de proteínas tienen aplicaciones de investigación limitadas porque requieren mucho trabajo, no pueden usarse en células vivas o no producen datos cuantitativos de manera confiable.
Newby dijo que el nuevo sistema del equipo está listo para implementarse para una variedad de propósitos de investigación. "Si bien siempre hay áreas en las que podríamos considerar expandir las capacidades del sensor, creo que ahora estamos en un punto en el que cualquiera podría usar nuestro sistema para rastrearla agregación de proteínas de interés, o para detectar drogas que modulan esas agregaciones ", dijo.
El equipo aplicó su herramienta para estudiar los agregados de proteínas involucrados en la enfermedad de Huntington, una enfermedad neurodegenerativa devastadora e incurable. Una región del genoma llamada huntingtina se expande en muchas personas con la enfermedad; se sabe que la longitud de esta región afectamomento del inicio de la enfermedad. Los investigadores pudieron usar la huntingtina expandida en la levadura para rastrear cómo influye en la agregación de otros factores celulares.
"Esto nos ayuda a comprender algunos de los efectos tóxicos que Huntington tiene en nuestras células", dijo Newby. "Ahora podemos medir directamente cada proteína y determinar si está siendo interferida".
También usaron la tecnología para investigar dos priones de levadura. Descubrieron mutaciones genéticas en el gen priónico capaces de curar cada uno de los priones, pero se sorprendieron al descubrir que las mutaciones para los dos priones estaban en clases totalmente separadas.
"Esto nos dice que las mismas mutaciones, o incluso los mismos tipos de mutaciones, podrían no influir en la agregación de diferentes proteínas", dijo Newby. "Sugiere que podríamos necesitar examinar cada proteína individualmente si queremosdescubra cómo podemos hacer que se agregue o deje de agregarse ".
El equipo también aplicó su sistema de detección para estudiar un fenómeno conocido como cambio de priones, en el que las poblaciones de levadura cambian a diferentes estados de priones en respuesta a un estresor ambiental. Se cree que el fenómeno es un mecanismo de adaptación que aumenta las posibilidades de la poblaciónde supervivencia en el contexto de un entorno que cambia rápidamente.
El sistema de detección se basa actualmente en levadura, pero Newby dijo que el equipo planea adaptarlo para su uso con cultivos de células humanas en los próximos meses. "Todos los componentes individuales que usamos, cada una de las proteínas sintéticas, deberían funcionarigualmente bien en las células humanas como lo hacen en la levadura ", dijo." Creemos que podemos mover esto a las células humanas y rastrear las proteínas de enfermedades humanas en sus contextos nativos ".
Este estudio se presentará el sábado 16 de julio de 2: 00-2: 15 pm durante la sesión "Revisitando la Genética Clásica con Nueva Tecnología", Crystal Ballroom G2 como parte de la Conferencia de Genética Aliada, Orlando World Center Marriott, Orlando, Florida.
Este trabajo está financiado por la Fundación G. Harold y Leila Y. Mather y NIH otorga GM025874 a Susan Lindquist, una Beca de Investigación de Graduados de NSF a Greg Newby, el Premio de Carrera NSF MCB-1350949 a Ahmad Mo Khalil y un BoehringerIngelheim Fonds Fellowship a Szilvia Kiriakov.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sociedad de Genética de América . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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