Instrument științific nou pentru detectarea ubiquitinei neancorate, implicată în infecții virale și curățarea celulară
Virusuri precum influenza A și dengue pot deturna un sistem celular care gestionează agregatele proteice. Cercetări anterioare ale grupului condus de Patrick Matthias, lider emerit la Institutul Friedrich Miescher pentru Cercetare Biomedicală, au arătat că o proteină mică numită ubiquitină joacă un rol important în acest proces. Virusurile se bazează pe o formă liberă de ubiquitină, care nu este atașată de alte proteine. Această ubiquitină „neancorată” este implicată și în răspunsurile imunitare și în eliminarea proteinelor, dar a fost dificil de studiat din cauza lipsei instrumentelor capabile să o detecteze specific.
Matthias și colaboratorii de la ETH Zurich au construit un instrument care poate distinge ubiquitina neancorată de alte forme ale proteinei. Lucrând cu cercetători din laboratorul lui Guillaume Diss și cu specialiști din facilitatea de biologie structurală a institutului, Longlong Wang, fost postdoctorand în grupul lui Matthias, a pornit de la HDAC6, o proteină care în mod natural leagă ubiquitina neancorată. Echipa a îmbunătățit capacitatea de legare și a folosit instrumente computerizate de design proteic, inclusiv AlphaFold, pentru a genera mii de variante noi.
Un candidat numit UBiP10 s-a dovedit deosebit de eficient. Testat în laborator, acesta a capturat ubiquitina neancorată ignorând în mare măsură ubiquitina atașată de alte proteine. De asemenea, a reușit să izoleze ubiquitina neancorată din celule umane și din particule ale virusului influenza A.
Cercetătorii au folosit apoi UBiP10 pentru a observa unde se acumulează ubiquitina neancorată în interiorul celulelor. Când proteazomul — principalul sistem celular de eliminare a proteinelor — a fost blocat, proteinele deteriorate s-au grupat în structuri numite agresomuri. UBiP10 a arătat că ubiquitina neancorată formează un strat în jurul acestor structuri, mai degrabă decât să se acumuleze în interiorul lor. Acest strat depinde de o proteină motoare numită miozina 10.
Rolul acestui strat bogat în ubiquitină rămâne neclar. Totuși, UBiP10 oferă cercetătorilor o metodă nouă de a urmări o formă de ubiquitină greu de studiat, ceea ce ar putea ajuta la clarificarea funcțiilor sale în infecțiile virale și în sistemele de curățare a proteinelor celulare, spune Matthias. Echipa a depus și o cerere de brevet pentru proteina sintetică.
Rezultatele au fost publicate în revista Science Advances, sub titlul „A designed ubiquitin-binding protein selectively enriches and visualizes unanchored ubiquitin”, semnat de Shihua Shi și colaboratorii, cu DOI: 10.1126/sciadv.aec0818.
