Una nuova tecnica di proteomica chiamata "ritaglio dell'ubiquitina" consente ai ricercatori di creare mappe ad alta definizione di come le proteine vengono modificate da un processo chiamato ubiquitinazione. Credito:Walter ed Eliza Hall Institute, Australia
I ricercatori australiani sono tra i primi al mondo ad avere accesso a un nuovo approccio per comprendere gli intricati cambiamenti che controllano il funzionamento delle proteine nelle nostre cellule in condizioni di salute e malattia.
La nuova tecnica di proteomica chiamata "ritaglio dell'ubiquitina" consente ai ricercatori di creare mappe ad alta definizione di come le proteine vengono modificate da un processo chiamato ubiquitinazione. La tecnica fornisce un nuovo livello di dettaglio per comprendere il ruolo dell'ubiquitinazione nelle cellule, e potrebbe scoprire sottili cambiamenti che contribuiscono a una serie di malattie tra cui il cancro, condizioni infiammatorie e malattie neurodegenerative.
La ricerca, che è stato pubblicato oggi in Natura , è stato guidato dal professor David Komander, ricercatore dell'Istituto Walter ed Eliza Hall, che ha svolto il lavoro presso il MRC Laboratory of Molecular Biology di Cambridge, UK.
A prima vista
Architettura ubiquitina
L'ubiquitina è una piccola proteina che può legarsi ad altre proteine in una cellula, sia come unità singola che in catene più lunghe diritte o ramificate. Professor David Komander, che dirige la divisione Ubiquitin Signaling dell'Istituto di recente costituzione, detta ubiquitinazione delle proteine potrebbe avere un impatto su tutti i processi cellulari.
"L'ubiquitinazione può cambiare il funzionamento delle proteine, potenzialmente alterando la loro attività, reindirizzandoli a diverse parti della cellula, o regolando le loro interazioni con altre proteine. Uno degli esempi più noti di ubiquitinazione è quando prende di mira proteine specifiche per la distruzione, regolando i livelli della proteina nella cellula, ma ora sappiamo che ci sono molti ruoli più sottili e complessi per la segnalazione dell'ubiquitina, " Egli ha detto.
"L'"architettura" delle catene di ubiquitina può essere complessa con molti rami che influenzano il suo impatto sulle proteine, eppure fino ad ora è stato quasi impossibile per i ricercatori rilevare e distinguere tra diverse strutture ramificate. Ciò ha limitato gli esperimenti che sono stati possibili per comprendere il ruolo dell'ubiquitinazione nei processi patologici".
La nuova tecnica di "ritaglio dell'ubiquitina", che è stato sviluppato dal professor Komander e dai suoi colleghi dell'Università di Cambridge e dell'Università di Vienna, consente agli scienziati di misurare diverse architetture di catene di ubiquitina pretrattando campioni di proteine, e poi analizzarli mediante elettroforesi e spettrometria di massa.
"Il clipping dell'ubiquitina ci ha permesso di rivelare un livello completamente nuovo di complessità nella segnalazione dell'ubiquitina. Nei nostri esperimenti pilota, abbiamo scoperto che le catene ramificate dell'ubiquitina sono molto più comuni di quanto si pensasse in precedenza. Potremmo anche studiare combinazioni di modificazioni sull'ubiquitina e su altre proteine, un'impresa che fino ad ora è stata piuttosto difficile, "Ha detto il professor Komander.
"Si tratta di una tecnica rivoluzionaria che semplifica la ricerca sull'ubiquitina, consentendo un nuovo livello di sperimentazione dettagliata. È la differenza tra descrivere una casa basandosi esclusivamente sul numero di muri, finestre e porte che ha, piuttosto che guardare i piani architettonici dettagliati."
Nuovi approfondimenti sulle malattie
L'ubiquitinazione alterata delle proteine è stata implicata in una serie di malattie, compreso il cancro, malattie infiammatorie e malattie neurodegenerative come il morbo di Parkinson. Il professor Komander ha affermato che la tecnica di ritaglio dell'ubiquitina era già stata applicata per studiare i campioni dei pazienti.
"La mia collega del Walter and Eliza Hall Institute, la dottoressa Rebecca Feltham, sta usando il ritaglio di ubiquitina per cercare modelli di ubiquitinazione delle proteine in campioni di pazienti con artrite reumatoide, una malattia infiammatoria complessa. Ciò potrebbe fornire nuove informazioni su come questa malattia si sviluppa e risponde alle terapie esistenti, " Egli ha detto.
"L'ubiquitinazione è anche un obiettivo promettente per lo sviluppo di nuovi farmaci. Il clipping dell'ubiquitina sarà un aspetto critico della ricerca sulla scoperta di farmaci del mio team.
"È entusiasmante che i ricercatori australiani siano tra i primi al mondo ad avere accesso al clipping dell'ubiquitina, e non vedo l'ora di vedere la tecnica alla base di molte scoperte entusiasmanti, anche attraverso le nostre collaborazioni con altri gruppi di ricerca".
