Ikan hilang — untuk protein

Hilang ikan — untuk protein
Sel HeLa yang mengekspresikan kedekatan interaksi probe BirA * -Flag-active RAC1. Filamen aktin berwarna hijau dan protein terbiotinilasi dalam magenta. Kredit: Amélie Robert (IRCM)

Menggunakan teknik “memancing” mikroskopis baru, para ilmuwan di Montreal Clinical Research Institute (IRCM) dan Université de Montréal telah berhasil mengambil ribuan protein kunci untuk pembentukan kerangka sel.

Dipimpin oleh ahli biologi sel UdeM Jean-François Côté, tim melemparkan 56 “umpan” ke dalam sel manusia yang mereka inkubasi di laboratorium mereka, menangkap lebih dari 9.000 protein dalam proses tersebut. Hasilnya dipublikasikan hari ini di jurnal Nature Cell Biology .

Tujuannya adalah untuk mengidentifikasi protein yang melekat pada keluarga Rho, yang terkenal di dunia biologi sel sejak penemuan pada awal 1990-an bahwa mereka menentukan bagaimana potongan-potongan kerangka sel — “sitoskeleton” —dapat dikumpulkan.

Pada manusia, 20 anggota keluarga Rho tersebar di permukaan bagian dalam membran sel dan bertindak seperti sakelar kecil. Ketika sinyal dari luar atau di dalam sel mengaktifkannya, mereka merangsang protein lain untuk memaksa sitoskeleton untuk menambah atau menghapus bagian-bagian kerangka kerjanya.

Dari semua protein ini, hanya tiga, sampai saat ini, telah dipelajari secara menyeluruh oleh para peneliti: Cdc42, Rac1 dan RhoA. Cdc42 bertindak sebagai protein timbal: ini menunjukkan jalur yang harus diambil sel darah putih untuk menemukan lokasi infeksi. Rac1 mengaktifkan mesin yang menggerakkan sel non-otot ke depan. RhoA menstimulasi pembentukan serat yang memungkinkan sel berkontraksi atau membentuk jaringan yang resisten ketika mereka bersama-sama menghasilkan, misalnya, dinding pembuluh darah.

Tapi apa yang dilakukan protein lain? Dan protein apa yang berinteraksi dengan mereka? Untuk mengetahuinya, Coté dan timnya mencari jawaban.

Protein berkepala dua

Ke dalam sel manusia yang tumbuh dalam inkubator di lab mereka, mereka membuang garis berumpan mereka, memaksa sel-sel ini untuk menghasilkan protein dengan dua kepala, satu mengandung satu sisi protein dalam keluarga Rho, yang lainnya merupakan enzim “biotin ligase”. Yang terakhir bertindak seperti penembak jitu elit dalam sel, memikat dan memberi label setiap protein yang lewat dengan bantuan mitranya, anggota keluarga Rho. Setiap protein yang mendekati umpan diberi label dengan biotin. Selanjutnya, Côté dan timnya harus menghancurkan sel untuk mengidentifikasi, satu per satu, masing-masing protein berlabel.

Menggunakan 28 protein berkepala dua dan menghadirkan GTPase — superfamili enzim yang berfungsi sebagai ‘saklar molekuler’ dan terlibat dalam mengatur banyak proses seluler — dalam konfigurasi aktif dan tidak aktif, tim menangkap total 9.939 protein. Beberapa sudah diketahui oleh para ilmuwan, termasuk aktivator dan deactivator GTPases. Tetapi para peneliti juga menemukan ratusan protein individu dengan peran yang belum ditentukan.

Penemuan ini termasuk mata rantai proses Rhytoselton Rho yang hilang yang diidentifikasi pada awal tahun 90-an. Saat itu, para peneliti memperhatikan bahwa protein RhoA secara tidak langsung mengaktifkan protein lain, ERM, menyebabkannya menstabilkan sitoskeleton. Tetapi mereka tidak tahu mekanisme pasti di balik proses ini. Dalam “ekspedisi memancing” mereka, Côté dan timnya menemukan jawabannya: apa yang menempa hubungan antara RhoA dan ERM adalah protein yang disebut SLK.

Dalam studi mereka, tim IRCM juga melihat protein lain yang, sampai sekarang, hampir tidak diketahui oleh ahli biologi, yaitu GARRE dan PLEKHG3. Para ilmuwan menunjukkan bahwa protein ini secara alami melekat pada bentuk aktif Rac1 dan RhoG, masing-masing. Apa yang tersisa untuk dipahami adalah fungsi pasti dari asosiasi ini. Untuk mempercepat proses, tim mengungkapkan karakteristik molekul lain yang mereka tangkap dalam eksperimen mereka — cukup untuk memberikan bahan baku ke puluhan laboratorium di seluruh dunia.

Melalui penelitian mereka, Côté dan timnya tidak hanya membersihkan seluruh area biologi sel, tetapi juga menunjukkan keefektifan metode “memancing” mereka yang unik. Côté sekarang berencana untuk menggunakannya untuk lebih memahami bagaimana saklar molekuler lain bekerja, terutama yang ada di keluarga Ras, protein yang terletak di pusat berbagai jenis kanker.

“Pemetaan jaringan interaksi kedekatan GTPases Rho-family mengungkapkan jalur pensinyalan dan mekanisme pengaturan,” oleh Jean-François Côté et al, diterbitkan pada 23 Desember 2019 di Nature Cell Biology .

oleh University of Montreal

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *