Наши многочисленные системы органов находятся в постоянном взаимодействии друг с другом. Во время упражнений, например, мышцы посылают сигналы в жировую ткань и ткани печени, чтобы высвободить свои источники энергии. Хотя эти коммуникационные сети каждый день играют решающую роль в нашем организме, исторически было трудно обнаружить такие пути. Ученые из Scripps Research, Университета Южной Калифорнии и других стран успешно создали модель для маркировки и отслеживания белковых сигналов, обеспечивающих связь между органами.

Как описали исследователи в Open Biology 10 августа 2022 года, их новая модель мыши маркирует белки, которые секретирует клетка, и отслеживает их движение по всему телу. Эта новая технология может сформировать наше молекулярное понимание здоровой ткани по сравнению с больной, а также роль, которую межорганная коммуникация играет в возникновении и прогрессировании заболевания.

«Эту новую модель можно сравнить с созданием паспортной системы в организме, поскольку мы определяем, откуда и куда уходят белки», — говорит соавтор исследования Илья Дружинин, доктор философии, научный сотрудник Scripps и главный исследователь отдела молекулярной медицины Scripps Research. «Наконец-то мы можем выявить эти взаимосвязанные коммуникационные сети, а затем разработать методы лечения, основанные на этих новых знаниях».

Исследователи использовали другие методы, такие как вирусные подходы, чтобы понять секрецию белка и способы взаимодействия органов друг с другом. Хотя эти методы предоставили бесценную информацию о белках, экспрессируемых в организме, они недостаточно чувствительны, чтобы маркировать белки с низким содержанием или происхождение и конечное назначение белковых взаимодействий. Но с помощью этой новой модели ученые теперь могут понять точный путь, по которому идет конкретный белок.

В исследовании ученые использовали фермент под названием BirA*G3, который помечает секретируемые белки биотиновой меткой. Затем эти биотиновые метки были обнаружены у живых мышей с помощью метода, называемого протеомикой количественной масс-спектрометрии, который используется для измерения белков в образце. Это показало, откуда берутся белки и куда они перемещаются в организме.

Когда BirA*G3 широко активировался по всему организму, исследователи обнаружили, что все секретируемые белки были успешно помечены, даже малочисленные белки с гормоноподобными свойствами. Аналогичным образом, когда BirA*G3 активировался исключительно в печени, выделялись только секретируемые белки, относящиеся к этой системе органов, что также демонстрирует высокую специфичность модели.

«Учитывая центральную роль ключевых секретируемых белков, таких как инсулин, существует большой интерес к выявлению новых секретируемых белков», — сказал Эндрю МакМахон, доктор философии, старший автор исследования и заведующий кафедрой биологии стволовых клеток. и регенеративная медицина в Университете Южной Калифорнии. «Исследования генома предполагают, что многие новые белки еще предстоит охарактеризовать. Мы с нетерпением ждем возможности глубокого погружения в эту область теперь, когда мы утвердили технологию».

Дружинин отмечает, что существует бесчисленное множество исследовательских приложений для этой технологии. С помощью этого типа модели ученые могут начать картировать неизведанные пути развития болезней и в конечном итоге разработать целевые методы лечения, поскольку многие заболевания возникают в одном органе, а затем в конечном итоге распространяются на другие. Одним из примеров является рак с его метастатическими свойствами. С другой стороны, исследования показали, что многие осложнения для здоровья , возникающие из-за ожирения, могут быть связаны с нарушением связи между органами, однако многие молекулярные механизмы остаются неизвестными.

«Любой обнаруженный нами белок, играющий роль в заболевании, потенциально может стать терапевтическим средством», — добавляет Дружинин.