Phân tích kính hiển vi mới cho phép phát hiện phức hợp bám dính quan trọng

Các nhà khoa học tại Đại học Münster và Viện Sinh hóa Max Planck đã phát triển một phương pháp giúp xác định sự sắp xếp và mật độ của các protein riêng lẻ bên trong tế bào. Bằng cách này, họ có thể chứng minh sự tồn tại của một phức hợp bám dính bao gồm ba protein.

Tế bào của các sinh vật được tổ chức thành các khoang dưới tế bào chứa đựng nhiều phân tử riêng lẻ. Cách thức những protein đơn lẻ này được tổ chức ở mức độ phân tử vẫn chưa rõ ràng, bởi vẫn đang thiếu các phương pháp phân tích phù hợp. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Münster cùng với những cộng sự tại Viện Sinh hóa Max Planck (Munich, Đức) đã thiết lập một kỹ thuật mới cho phép định lượng mật độ phân tử và cách tổ chức ở mức độ nano của những protein riêng lẻ bên trong tế bào. Ứng dụng đầu tiên của phương pháp này cho thấy một phức hợp gồm ba loại protein bám dính dường như có vai trò quan trọng đối với khả năng bám dính của tế bào với mô xung quanh. Các kết quả của nghiên cứu này mới được xuất bản trên tạp chí Nature Communications.

Cơ sở và phương pháp luận

Sự gắn kết của các tế bào được thực hiện qua trung gian của các phức hợp bám dính đa phân tử được xây dựng bởi hàng trăm loại protein khác nhau. Sự phát triển của kính hiển vi siêu phân giải, được vinh danh với giải thưởng Nobel năm 2014, đã cho phép xác định các thành phần cấu trúc cơ bản bên trong các phức hợp này. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ cách thức các protein đơn lẻ gắn kết và đồng tổ chức để hình thành các đơn vị chức năng. Các phòng thí nghiệm của Giáo sư Tiến sĩ Carsten Grashoff tại Viện Sinh học phân tử tế bào (Đại học Münster) và Giáo sư Tiến sĩ Ralf Jungmann tại Viện Sinh hóa Max Planck (Munich) hiện đã phát triển thành công một phương pháp hoàn toàn mới cho phép quan sát và định lượng các quá trình phân tử như vậy ngay cả trong các cấu trúc dưới tế bào rất dày đặc.

Lisa Fischer, Nghiên cứu sinh trong nhóm của Grashoff và là tác giả chính của nghiên cứu, giải thích: “Một hạn chế chủ yếu ngay cả đối với các kỹ thuật kính hiển vi siêu phân giải tốt nhất đó là nhiều phân tử vẫn không được phát hiện. Do đó, gần như không thể đưa ra các tuyên bố định lượng về quá trình hình thành các phức hợp phân tử bên trong tế bào”. Khó khăn này hiện tại có thể được giải quyết nhờ sự kết hợp của các đối chứng thực nghiệm và lý thuyết.

Fischer giải thích thêm: “Bằng cách áp dụng phương pháp phân tích mới, chúng tôi có thể cung cấp bằng chứng về sự tồn tại của một phức hợp bám dính có cấu trúc gồm ba phần đã nghi ngờ từ lâu. Trước đó, chúng tôi đã biết rằng mỗi ba phân tử này đều rất quan trọng đối với quá trình bám dính của tế bào. Tuy nhiên, vẫn không rõ liệu cả ba protein này có kết hợp cùng nhau để hình thành một phân tử chức năng hay không”.Vì phương pháp này có tính ứng dụng rộng, các nhà khoa học tin rằng nhiều quá trình khác của tế bào cũng sẽ được nghiên cứu với quy trình phân tích mới này.

Tài liệu tạp chí: Lisa S. Fischer, Christoph Klingner, Thomas Schlichthaerle, Maximilian T. Strauss, Ralph Böttcher, Reinhard Fässler, Ralf Jungmann, Carsten Grashoff. Quantitative single-protein imaging reveals molecular complex formation of integrin, talin, and kindlin during cell adhesion. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-21142-2

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210216093007.htm