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酵母基因敲除剥开细胞蛋白质功能的秘密

A graduate student prepares a yeast culture in a research lab
研究生迈克veling准备酵母基因敲除培养在188bet体育官网的莫格里奇研究所研究pagliarini实验室分析。照片:大卫nevala为莫格里奇本科院校的研究

蛋白质是锤子和生活钳,在大多数的生物发生了什么根本性的作用。但生物学家仍然不知道什么数千种蛋白质做的,他们的存在与否是如何影响细胞。

智力黑洞延伸到线粒体,细胞的能量的机器,其动摇在超过150周的疾病,包括癌症,糖尿病,帕金森病和许多遗传疾病。

填补了线粒体上的空白,研究人员在美国188bet体育官网的删除174个基因,一个接一个,在酵母。他们然后进行酵母高强度质谱来测量数千代谢产物,包括蛋白质,中间化学物质称为代谢物,和脂质的前所未有的细节。

在最新一期 自然生物技术约书亚·库,生物分子化学的188bet体育官网教授, 大卫pagliarini,用于新陈代谢研究部主任 莫格里奇研究所研究 在威斯康星大学,报告中删除单个基因的影响进行综合分析。

该研究在使还原型辅酶Q(COQ),分子为线粒体能量代谢的关键手指7个基因。

使用多种类型的数据的是在复杂的分析常见。了解车祸,例如,一个可能需要天气,汽车及交通工程,并因分心或药物驾驶员损伤数据。

在生物学中,当浣熊的专业,高速的质谱,与创新相结合的方法来处理数据的级联,达近两千千兆字节的新研究对细胞生物化学全面的数据出现。

教授。约书亚·库 教授。大卫pagliarini

的基因模式的蛋白质。 “学习正是这些基因和蛋白质做,说:”浣熊,“我们看着那个不能制造蛋白质,使用可以测量以惊人的速度和准确性化合物的新的科学仪器的细胞。”

研究不可用五年前提供的详细程度,说浣熊。 “改进的技术和方法,以质谱切割成分析所有的蛋白质的酵母样品中的四个小时一个小时的时间。我很兴奋,我去戴夫说,“我们可以分析蛋白质产量1000个样本1000个小时。有几件事你大吗?'”

什么pagliarini的研究小组是为处理能量,线粒体的热情,特别是与它相关的神秘蛋白质。

研究人员通过删除编码的蛋白质在线粒体中的所有主要功能部分的基因开始研究,pagliarini说。 “如果我们淘汰,一个接一个,广泛已知功能的基因,并分析蛋白质,代谢物和脂类,使用Josh的集团已开发的技术,将数据提供了每个蛋白是做了‘签名’。如果我们再重复这对缺少未知功能的不同的蛋白质不同的菌株,我们可以将其签名比作他人,并开始弄清楚什么是蛋白质在做什么。”

提供的数据洪流“我们要过一个信息学挑战,”浣熊说。 “研究的共同第一作者尼古拉斯kwiecien,研究生,创建了 网站 呈现的方式,使得它更容易理解这个数据。”

kwiecien和pagliarini研究生乔纳森stefely,其他共同第一作者,曾作为合作伙伴,说浣熊。 “乔恩会说‘我希望能够看到这一点,’尼克会弄清楚如何做到这一点。通过他们搞清楚如何一起工作的过程中产生了大量的线索,我们跟进。”

一些出现关注COQ,这往往是在缺乏线粒体疾病,导致从简单的肌肉疼痛严重的多系统问题的任何线索最强的。

尼古拉斯kwiecien 乔纳森stefely

pagliarini的研究小组做生化实验,跟进的建议,即一个基因蛋白组合是生产质量成本是至关重要的。 “大规模数据收集建议,一个菌株不能使需要COQ的关键代谢产物,所以我们交付的代谢和修复实验中敲出酵母COQ不足,” pagliarini说。 “所以我们从这次大规模去,的质谱分析驱动的生物化学,并得到了整个故事。这将是在教科书上新台阶。它锁定。现在我们知道了途径更好,也许我们可以计算出如何避开这种短缺,以帮助某些患者。”

“我们不能保证,补充说:”浣熊“但我们可以保证,没有人会在这个基因已经看过,直到我们在这个大型的分析发现它。”

超越了7个基因连接到COQ,“我们正在进行的分析已经导致蛋白质功能的一些额外20个预测,并且每个可能成为论文项目,” pagliarini说。 “我们现在可以开始定义我们目前有很少或没有理解这些疾病相关的蛋白质的功能。”

而不是探索蛋白质一次一个,研究表明由数百看着他们的功效,pagliarini补充道。

“这种结果是证明了由大学和研究所莫格里奇在尖端技术的投资智慧,说:”浣熊。 “最新的技术可以加速生物学发现。如果有人来给我们,想看看酵母的菌株打在这个级别的细节,两年前就已经拍摄了一个月。现在只需要一天。科学已经受益,我们相信患者将受益。”

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这项工作是由美国国立卫生研究院资助r01dk098672,r01gm112057,r01gm115591和r35gm118110,美国能源部合同没有支持。去ac02-06ch11357(用于先进光子源),以及其他资金来源。

大卫·特南鲍姆,大学通信