Nature子刊：感知蛋白质相互作用

时间：2022-03-01 00:00:00 来源：网络整理

雪城大学(Syracuse University)文理学院(A&S)物理系的研究人员一直在研究一个名为WDR5的蛋白质枢纽，它负责细胞核内的许多重要功能。WDR5最近受到了广泛的研究，因为它是一个很有希望的抗癌药物靶点。但是直到现在，关于WDR5如何与细胞内的其他蛋白质短暂相互作用的了解还不多，因为研究WDR5的必要技术还不存在。A&S的研究人员利用一种高灵敏度的工程生物传感器，发现了WDR5如何与其他分子连接和断开连接的新信息。

该合作项目由美国国立卫生研究院国家普通医学科学研究所(NIGMS)提供的为期4年的120万美元研究项目赠款(R01)资助，于2018年授予物理学教授Liviu Movileanu。该团队工作的最终结果已发表在《自然通讯》杂志上。该研究团队还包括Lauren Ashley Mayse和Ali Imran，他们都是Movileanu实验室的研究生，以及纽约州立大学北部医科大学、Ichor治疗学和美国国立卫生研究院国家儿童健康和人类发展研究所的其他研究人员。

它是如何工作的

该团队的研究目标是创造一种能够检测和量化WDR5的超灵敏设备。他们设计、开发并验证了一种基于纳米孔的生物传感器，这种传感器在合成膜上创建一个微小的孔(纳米孔)，可以在单分子精度的情况下识别溶液中的蛋白质。

这种生物传感器的通道状基底在合成膜上形成一个小洞，离子溶液可以通过它流动。当传感器识别出一个特定的分子，在这个例子中是WDR5，离子流就会改变。这种流动的变化是来自传感器的信号，表明目标蛋白已经被发现。

“这个概念背后的想法是设计带有钩子的纳米孔，可以将特定的蛋白质从溶液中拉出来，”Movileanu说，他也是生物启发研究所的成员。“通过一次从溶液中提取一种蛋白质，我们可以更好地理解这些蛋白质的功能。”

一种检测工具

该团队揭示了WDR5启动和停止与其他蛋白质对话的条件的新细节，这被称为蛋白质关联和分离。这将使研究人员更好地理解这些多任务分子是如何执行它们的各种职责的。

Movileanu说:“蛋白质需要在很短的时间内相互交流。”“在大多数癌症中，至少有一种蛋白质在另一种蛋白质上，或与另一种蛋白质对话的时间比需要的长得多。许多生物技术公司希望开发出扰乱这些相互作用的药物。”

Mayse分享了他们的研究发现了关于WDR5的独特界面的新信息，在这个界面中，一种肽必须扭动进入它深深的甜甜圈形状的腔体。他们的发现将帮助研究人员开发出针对WDR5的更有效的药物。“我们发现我们的传感器可以识别WDR5与肽的弱连接、中间连接和强连接，”她说。“这表明，一种潜在的药物必须能够阻止一种肽与WDR5相关联的所有三种不同方式。”

像Movileanu实验室开发的这种生物传感器，有一天可能会带来更准确、更有效的扫描体内化学物质的方法，为医生提供比今天更早发现疾病的机会。

Movileanu说:“在许多疾病中，都有标记物，即当疾病(如癌症)开始发展时，我们体内的化学物质会发生相当明显的变化。”“通过将这些传感器集成到可扩展的纳米流体设备中，我们离扫描血液样本中的许多标记物不远了。”

Journal Reference:

Lauren Ashley Mayse, Ali Imran, Motahareh Ghahari Larimi, Michael S. Cosgrove, Aaron James Wolfe, Liviu Movileanu. Disentangling the recognition complexity of a protein hub using a nanopore. Nature Communications, 2022; 13 (1) DOI: 10.1038/s41467-022-28465-8

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