蛋白质是细胞的主力军,负责了几乎所有维持生命所需的生物功能。了解蛋白质的具体工作原理是预防和治疗疾病的关键,可以让我们活得更长久、更健康。然而,科学家们对存在于我们体内的数千种蛋白质以及它们在维持生命方面的作用仍然一无所知或知之甚少。

如今,西交利物浦大学的研究人员研发了一种新的蛋白质分析工具,可以快速追踪蛋白质分析进程。该工具名为“细菌生长抑制筛”(Bacterial Growth Inhibition Screen,BGIS),能够快速、高效地对蛋白质功能进行基本特征描述,而且不涉及其他特殊设备或成本投入。

西浦生物科学系的Ferdinand Kappes博士认为,虽然这项技术不会取代更为复杂和成熟的蛋白质分析方法,但它提供了一种可行的“预筛查”法,可以为科学家节省大量在实验室的时间,进而加速基础科学和医学上的发现。

“许多蛋白质都有多个‘业务领域’,找出这些不同的功能以及它们是如何被调控的,对于理解生物过程的运作至关重要。”他说,“例如,识别并操控SARS-CoV-2尖峰蛋白,对研发Covid-19疫苗至关重要。”

“我们知道蛋白质功能失调或调节不当往往会导致疾病,但大部分人类蛋白质对于我们来说仍然是个谜。

“其中一个主要原因是蛋白质通常很难研究。因为研究每种新的蛋白质都像第一次在没有地图的情况下探索一座陌生城市一样——往往没有类似的蛋白质提供线索,甚至连起始点都没有。”

“对于未知蛋白质的研究是非常艰难且难以得到预期结果的,所以很多研究人员会避开该类课题。”

“我们开发的工具为研究人员提供了某种形式的‘指南针’,它能够协助研究人员判断某类蛋白质是否具有值得研究的功能从而迅速判定目前的研究方向是否正确。”Kappes博士说。

“把柠檬变成柠檬汽水”

Kappes博士表示,新研发的工具会极大地便利蛋白质研究,并且它利用了生物实验室中常见的一种不受欢迎的副作用。

他说:“我们的工具利用了重组蛋白毒性——这是一种广为人知的效应,发生于把细菌用于生产人类蛋白质时,例如药物用胰岛素就是这样一种应用。”

“从本质上来说,我们会强迫细菌产生外源蛋白,这往往会干扰细菌的自然生物状态,从而导致其处于胁迫状态。

“因为我们通常把细菌用作蛋白质生产的替代宿主,而带有负面影响的、处于胁迫状态的细胞往往被看作是一种负担,通常不会进一步研究。

“但我们想强调的是,这些负面影响是可以被利用的。通过观察细菌对外源蛋白的反应,这些负面影响可以成为获得基本功能信息的简单方法。

“如果发现细菌繁殖受到外源蛋白影响,我们就知道蛋白质中存在某种功能是值得进一步研究的。我们提出的‘细菌生长抑制筛’工具还可以对手头的蛋白质进行快速处理,以探索同样的原理。”

“在有了最初的发现之后,我们将这项技术应用到实验室中能找到的每一种蛋白质上,每次都能成功。这真的就像把柠檬变成柠檬汽水一样——我们已经能够把一个令研究人员头疼的生物实验副产品转化成辅助研究发现的工具。

“此外,这个工具让我们大幅推进了对肿瘤蛋白DEK的研究,该蛋白也是我们实验室长期以来的兴趣所在。”Kappes博士说。

该研究成果已经被背靠背发表在了三月的《欧洲生化学会联合会快报》(FEBS Letters)上,分别题为:“细菌生长抑制筛(BGIS):利用重组蛋白毒性快速无偏见问询蛋白质功能”和“通过细胞生长抑制筛(BGIS)获得的肿瘤蛋白DEK的功能丧失突变体预示DEK在染色质中对DNA的调节活动”。

(翻译:陈雅迪 编辑:胡秋辰)

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