Los investigadores utilizaron un nuevo método proteómico espacial para mapear los cambios en la ubicación de la proteína durante la infección viral.
JLos trabajadores, como, necesitan el entorno adecuado para tareas eficientes, las proteínas requieren una ubicación dentro de compartimentos celulares específicos para funcionar correctamente. Por lo tanto, comprender dónde residen las proteínas dentro de una célula es crucial para revelar sus roles en la salud y la enfermedad.
Los científicos de Chan Zuckerberg Biohub, incluido el líder de la plataforma masiva, Josh Elias, desarrollaron un nuevo método basado en la espectrometría de masa para mapear la organización espacial de las proteínas dentro de las células.1 Después de unir las etiquetas moleculares a las proteínas que residían en diferentes espacios subcelulares, la inmunoprecipitación de todo el orgánulo les permitió enriquecer los compartimentos individuales y evaluar las proteínas dentro con espectrometría de masas. El equipo de Elias luego determinó los cambios en la proteína en respuesta a la infección viral, lo que demuestra que las proteínas involucradas en un tipo de muerte celular programada llamado ferroptosis se movieron. Los estudios posteriores sobre los cambios en la ubicación de la proteína durante la infección y otros estados de enfermedad podrían resaltar los mecanismos biológicos detrás de muchas condiciones.
¿Por qué es importante comprender la ubicación de la proteína subcelular?
El impulso de la proteómica subcelular ha estado creciendo porque los estados celulares a menudo están determinados por los cuales están presentes las proteínas, con quienes interactúan y dónde están en la célula. Los compartimentos subcelulares aislan las proteínas que pueden interactuar potencialmente entre sí para que sus funciones estén más enfocadas. Es como mis hijos, si trato de limpiar su habitación, no lo harán si están juntos. Si puedo separarlos, harán su trabajo. Por lo tanto, pienso en la proteína de esta manera, solo porque un trabajador no significa que haga el trabajo. Necesita un espacio donde pueda ocurrir este trabajo específico.
¿Cómo puede la proteómica ayudar a los científicos a estudiar la ubicación de la proteína?
Josh Elias es el líder de la plataforma de espectrometría de masas en Chan Zuckerberg Biohub San Francisco.
Barbara Ries
La ubicación es difícil de estudiar porque no crea una marca en la proteína. Anteriormente, se realizó proteínas asociadas con compartimentos tomando fracciones y separando proteínas a lo largo de un solo eje espacial, como el tamaño del gradiente de densidad o la exclusión de la cromatografía. Dada la densidad a través de un gradiente, las proteínas pueden estar en diferentes fracciones que pueden correlacionarse con el lugar donde están en la célula. Una vez que sepa dónde están algunas proteínas, los investigadores pueden asociar otras proteínas con esas ubicaciones dependiendo de su correlación con proteínas de interés.
Nuestro estudio es similar, a menos que no estemos pensando en esto como un solo eje. Enriquecemos los compartimentos subcelares individuales y esto crea una red de interacción compleja. El objetivo es establecer dónde están las proteínas y cómo cambian estas ubicaciones. Creo que nuestro enfoque basado en la inmunoafinidad tiene muchos beneficios cuando se trata de establecerlo. Y con la espectrometría de masas, podemos representar los movimientos de miles de proteínas en un solo conjunto de experimentos.
¿Cuál fue la inspiración para tu técnica?
Este trabajo se derivó de la apelación OpenCell de Manuel Leonetti, donde su equipo estableció más de miles de proteínas y las visualizó dentro de las células.2 Vio que varias proteínas podrían ser proxies para ciertas ubicaciones subcelulares. A partir de esto, hemos creado líneas celulares etiquetadas que capturan un compartimento. Luego separamos las células en un contexto no denaturado y utilizamos la cromatografía de afinidad en toda la célula. Después de la espectrometría de masas, podríamos recuperar cómo se combinan las diferentes subcolecciones celulares.
¿Qué efectos has visto después de infectar las células con virus?
Nuestros datos mostraron más cambios en la ubicación de la proteína que los cambios en la abundancia general. Durante tanto tiempo, los investigadores proteómicos se han centrado en los cambios de abundancia, en parte porque los cambios de ubicación no pueden medirse con métodos proteómicos convencionales. Nuestros datos sugieren que el cambio de ubicación es importante, más que degradante y sintetizando en respuesta a los desafíos, las células podrían mover un almacén de proteínas secuestrado del lugar donde serán efectivos. Esta es una forma poderosa en la que las células podrían responder de manera rápida y eficiente a los estímulos, como en respuesta a la infección viral.
¿Cómo se espera que se aplique esta técnica en el futuro?
Hay una amplia gama de experimentos que podemos hacer con esta tecnología básica. Queremos diferenciar las células madre pluripotentes inducidas en diferentes tipos de células y explorar cómo responden a la infección y otras alteraciones genéticas, como las mutaciones que predisponen a las enfermedades neurodegenerativas.
Esta técnica no se limita a las proteínas; Estamos explorando cómo lipidómico y metabolómica pueden ayudar a definir los compartimentos. Los lípidos son esenciales para definir los compartimentos y los lípidos involucrados en las mitocondrias son muy diferentes de los involucrados en el peroxisoma, por ejemplo. Esto puede ayudarnos a comprender el «pollo y el huevo» sobre por qué algunas proteínas están en un compartimento, como este compartimento, permite que estas proteínas estén allí. Esto nos mantendrá ocupados por un tiempo.
Esta entrevista fue condensada y editada para obtener más claridad.
