Kartläggning av proteiners spatiala fördelning i
cellerna: bildtekniker håller fortfarande måttet
Den största studien i sitt slag har bekräftat värdet av att märka proteiner med hjälp
av immunfluorescens (IF) och fluorescerande proteiner (FP) för att få fram
avgörande information om proteinernas fördelning i olika däggdjursceller. Även om
det noterades vissa skillnader konstaterade forskarna att båda teknikerna behövs
och att de kompletterar varandra mycket bra. De gav samma subcellulära fördelning
för 80 % av de proteiner som studerades (mer än 500) och visade fördelningen för
250 proteiner vars spatiala fördelning inte var känd sedan tidigare.
Med en tydlig bild av proteinernas subcellulära fördelning ökar vår förståelse om
proteinernas funktion, interaktionsnätverk och cellulär signalering. Bildtekniker bidrar i hög
grad till detta; de ger rumslig information om proteinfördelningen in situ hos enskilda celler
och kan effektivt lokalisera proteiner som återfinns i flera organeller.
Uttryck av FP-fusioner används i stor omfattning för att studera proteinfördelning i levande
celler, medan endogena proteiner bäst visualiseras med hjälp av specifika antikroppar och IF
i fixerade celler. Men ingen av dessa metoder är fri från artefakter. I den förra kan den
proteintekniska manipulationen av det nativa proteinet påverka var i cellen det uttrycks.
Eftersom metoden ofta används i celler som redan uttrycker det endogena proteinet måste
effekter som beror på överuttryck beaktas.
Trots sådana betänkligheter har det inte gjorts några större ansträngningar att systematiskt
jämföra IF och FP. Den nya analys (den fram till idag största i sitt slag) som forskarna på
SciLifeLab utförde tillsammans med andra forskare var därför mycket värdefull.
Forskargruppen sammanställde och jämförde subcellulära fördelningsdata från FPrespektive IF-studier för mer än 500 mänskliga proteiner i levande och fixerade celler.
Informationen kom från GFP-cDNA-lokaliseringsprojektet vid EMBL (European Molecular
Biology Laboratory) och HPA-projektet (Human Protein Atlas).
Resultaten visade att statiska bilder inte alltid avspeglar den biologiska helhetsbilden där
proteinernas uttryck varierar med både rum och tid. De största skillnaderna mellan IF- och
FP-märkning observerades för vissa mycket dynamiska cellulära strukturer, såsom det
sekretoriska maskineriet. Resultaten visar också värdet av automatiserad bildanalys för att få
bättre upplösning på likheterna och skillnaderna mellan proteinerna med komplex fördelning
i flera olika organeller. En sådan analys gav tydlig gruppering av proteiner med samma
annotering till subkluster med liknande mönster.
Sammantaget konstaterades att både IF- och FP-märkning är tekniker som behövs och att de
kompletterar varandra mycket bra. IF ger utförlig information om uttrycksnivåer och rumslig
fördelning av endogena icke-modifierade proteiner, medan FP-märkning ger information om
den rumsliga proteinfördelningen över tiden. En integrationsstrategi i kombination med
automatiserad bildanalys bör ge de bästa förutsättningarna för att korrekt kunna fastställa
nyidentifierade proteiners subcellulära fördelning och ha en självklar plats i storskaliga
studier med syfte att karakterisera däggdjurens proteom.
Referens
Stadler et al. (2013) Immunofluorescence and fluorescent-protein tagging show high correlation for
protein localization in mammalian cells. Nature Methods Vol.10 No. 4 315-325.
Kontakt
Emma Lundberg
[email protected]
