蛋白质不是简单地在细胞表面相互独立地均匀分布;相反，它们被组织成分子群落。在这些群落中，蛋白质经常协同工作以实现细胞功能，”苏黎世联邦理工学院教授 Bernd Wollscheid 解释道。转化医学研究所。Wollscheid 的博士生 Maik Müller 现在与包括来自苏黎世联邦理工学院和其他机构的更多研究人员在内的大型跨学科团队一起开发了一种可用于发现细胞表面分子组织的技术。
“谁接吻了?”
通过这项称为 LUX-MS 的技术，研究人员可以以纳米级精度确定蛋白质如何整合到细胞表面的组织中——换句话说，哪些蛋白质彼此接近。到目前为止，科学家们能够测量彼此具有高亲和力的单个蛋白质的相互作用，以及驻留在细胞内的分子。然而，这种新方法是第一个使科学家能够特异性检测整个细胞表面分子的组织的方法。Wollscheid 将这一整体称为“表面组”。该术语由单词“表面”和后缀“-ome”组成，后缀也用于基因组或蛋白质组等术语。
Wollscheid 眼中闪烁着光芒，解释了该方法背后的原理：“我们专门修改了一个特定的表面分子，使其喜欢与其附近的分子“亲吻”，然后我们检查其他表面分子的痕迹口红。” 用更专业的术语来说，一种小的化合物附着在感兴趣的蛋白质上。当用光照射时，这种化合物会产生少量的活性氧分子，氧化附近的表面蛋白质。使用特定的富集方法和质谱结合统计数据分析，科学家们可以最终确定哪些分子已被氧化。
为了确定感兴趣的蛋白质和其他分子之间的距离，研究人员在影响活性氧分子数量和存活时间的稍微修改的条件下重复他们的实验。这些包括光照射的长度和培养细胞的培养基的选择。局部产生的活性氧越多，这个过程持续的时间越长，表面分子被氧化的区域就越大。
更擅长靶向癌症的药物
Wollscheid 和他的同事现在将使用该技术来比较健康人和患病人的细胞。“我们正试图了解疾病如何在细胞水平上改变蛋白质的组织——例如，当健康细胞转化为癌细胞时，”沃尔沙伊德说。科学家们正在创建健康细胞的参考图。然后他们计划用它来识别患病细胞表面蛋白质群落组织的差异。
了解细胞表面存在哪些分子以及它们是如何组织的，在开发抗癌新药等领域可能会变得很重要。现代抗癌药物通常将细胞杀伤剂与抗体偶联，该抗体可识别大量存在于癌细胞上的表面分子。这意味着癌细胞以合理程度的特异性被杀死。然而，在健康细胞上也发现了许多癌症特异性表面分子，尽管浓度较低，促使这些药物也杀死一些健康细胞。
如果发现两个分子仅在患病细胞上相邻而不在健康细胞上相邻，则可以开发出将这两个分子一起识别的药物。只有当细胞上存在两种分子并且彼此相邻时，药物才会杀死细胞。这正是新技术提供的信息。
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