生体細胞のミトコンドリアのプロテオミックマッピングは,空間的に制限された酵素タギングによる
Hyun-Woo Rhee1, Peng Zou1, Namrata D Udeshi2
1Department of Chemistry, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA.
Science (New York, N.Y.)
|February 2, 2013
まとめ
研究者らは,遺伝子的に標的となる過酸化酵素を用いて,生体細胞内の内生性タンパク質をマッピングするための新しい方法を開発した. このテクニックは,時空のプロテオミックマップを提供し,ミトコンドリアマトリックスタンパク質495を特定し,新しい細胞の洞察を明らかにします.
科学分野:
- 細胞生物学 細胞生物学
- プロテオミクス プロテオミクスは,プロテオミクスの
- バイオケミストリー バイオケミストリー
背景:
- 顕微鏡は時空データを提供しますが,少数の再結合タンパク質に限られています.
- 質量スペクトロメトリ (MS) は,何千もの内生タンパク質を特定しますが,溶解されたサンプルが必要です.
- 生体細胞における内生性タンパク質の局所化と動態の分析にはギャップがある.
研究 の 目的:
- 生体細胞内の内生性タンパク質の空間および時間的に解明されたプロテオミックマップを作成するための技術を開発する.
- 細胞タンパク質解析のための顕微鏡と質量スペクトロメトリーの強みを組み合わせる.
- ヒトのミトコンドリアマトリックスのプロテオミック組成を in vivo で調査する.
主な方法:
- 生体細胞内の内生タンパク質の近接依存バイオチニレーションのために,遺伝子的に標的となるペロキシダース酵素を使用した.
- バイオチニル化タンパク質の浄化および識別のために使用された質量スペクトロメトリー.
- 電子顕微鏡を用いた細胞下部局在化のためのプロテオミクスの検証結果.
主要な成果:
- 人間のミトコンドリアマトリックス内の内生タンパク質のマッピングに成功し,495のタンパク質を特定しました.
- 以前はミトコンドリアと関連付けていなかった31のタンパク質を発見した.
- 異なったミトコンドリアのコンパートメント (マトリックス対膜間空間) のタンパク質を区別する,例外的なラベリング特異性を実証した.
- プロトポルフィルノゲン酸化酵素を含むいくつかのタンパク質を,プロテオミックデータと顕微鏡検査の確認に基づいて,ミトコンドリアマトリックスに再割り当てました.
結論:
- 開発されたペロキシダゼ媒介型タンパク質マッピング技術は,生体細胞内の内生性タンパク質の前例のない空間的および時間的な解像度を提供します.
- この方法は,伝統的な顕微鏡と質量スペクトロメトリの限界を克服し,細胞生物学の研究のための強力なツールを提供します.
- この発見は,ミトコンドリアのプロテオーム組成とタンパク質の局所化に関する私たちの理解を大幅に前進させます.
関連する概念動画
01:19Protein Dynamics in Living Cells
Different fluorescence-based techniques are used to study the protein dynamics in living cells. These techniques include FRAP, FRET, and PET.
Fluorescent recovery after photobleaching (FRAP) is a fluorescent-protein-based detection technique used to quantify protein movement rates within the cell. This method exposes a small portion of the cell to an intense laser beam. The laser beam causes permanent photobleaching of the fluorophore-tagged proteins in the exposed region. As the bleached...
Fluorescent recovery after photobleaching (FRAP) is a fluorescent-protein-based detection technique used to quantify protein movement rates within the cell. This method exposes a small portion of the cell to an intense laser beam. The laser beam causes permanent photobleaching of the fluorophore-tagged proteins in the exposed region. As the bleached...
01:19Translocation of Proteins into the Mitochondria
Mitochondrial precursors are translocated to the internal subcompartments via independent mechanisms involving distinct protein machineries called translocases.
Sorting of outer membrane proteins:
Mitochondrial outer membrane proteins are of two types: the transmembrane, beta-barrel porins, and the membrane-anchored, alpha-helical proteins. Beta-barrel porin precursors are translocated by the TOM complex and inserted into the outer mitochondrial membrane by the SAM complex. In contrast,...
Sorting of outer membrane proteins:
Mitochondrial outer membrane proteins are of two types: the transmembrane, beta-barrel porins, and the membrane-anchored, alpha-helical proteins. Beta-barrel porin precursors are translocated by the TOM complex and inserted into the outer mitochondrial membrane by the SAM complex. In contrast,...
01:33Proteomics
A proteome is the entire set of proteins that a cell type produces. We can study proteomes using the knowledge of genomes because genes code for mRNAs, and the mRNAs encode proteins. Although mRNA analysis is a step in the right direction, not all mRNAs are translated into proteins.
Proteomics is the study of proteomes' function. It involves the large-scale systematic study of the proteome to denote the protein complement expressed by a genome. Scientist Mark Wilkins coined the term proteomics...
Proteomics is the study of proteomes' function. It involves the large-scale systematic study of the proteome to denote the protein complement expressed by a genome. Scientist Mark Wilkins coined the term proteomics...