Углеводные цепи или гликаны, связанные с большинством белков, входящих в состав клеточных мембран, не являются простым украшением. Эти гликановые фрагменты контролируют активность протеинов, а также являются фрагментами, с которыми могут связываться другие соединения, например болезнетворный токсин коклюша.

В новой работе исследователи сообщают о том, что комбинирование двух стратегий введения химических меток позволяет определять строение гликана на отдельном протеиногликановом комплексе, представляющем интерес. Результаты работы могут оказаться полезными для определения того, каким образом углеводные фрагменты гликопротеидов регулируют биохимические процессы.

До настоящего времени существовали способы слежения за углеводами, связанными с белками, но практически никогда такая визуализация не затрагивала какой-то один специфический белок. Чаще всего исследователи настраивали метаболизм клеток таким образом, чтобы пометить флуоресцентным красителем определенный углеводный фрагмент, который затем инкорпорировался в различные белки. Исследователи из Университета Пекина, работающие под руководством Синя Ченя (Xing Chen) смогли адаптировать эту известную методологию для визуализации углеводного остатка, связанного с одной определенной молекулой белка.

Химики вскоре получат возможность выбирать, какие из гликанов, связанных с молекулой белка, они хотели бы увидеть. Различные гликаны, располагающиеся на белках клеточной мембраны могут быть помечены красителем, работающим как тушитель в методе резонансного переноса энергии флуоресценции, новый метод основан на том, что помимо тушителя к интересующему исследователей белку вводится также еще и донор. Для появления FRET-отклика необходимо, чтобы тушитель и донор были сближены друг с другом.

Методика Ченя основана на резонансном переносе энергии флуоресценции [fluorescence resonance energy transfer (FRET)]. Принцип этого заключается в том, что если два флуорофора расположены в непосредственной близости друг от друга и спектр испускания первого совпадает со спектром поглощения второго (тушителя), то при возбуждении первого вместо флуоресценции будет происходить передача энергии на тушитель (т.е. будет происходить безызлучательный перенос энергии). При увеличении расстояния между флуорофором и тушителем (например, отщепление какого-либо из флуорофоров) флуоресценция восстанавливается.

Чень с соавторами обеспечили связывание тушителя к гликанам поверхности клетки с помощью традиционных подходов. Затем, чтобы связать со специфичным белком-мишенью донор флуоресценции они использовали сайт-специфичное ферменто-катализируемое лигатирование, разработанное в другой группе. Такой подход позволяет добиться того, что, несмотря на большое количество меченных тушителями углеводов, сигнал во FRET дает только какой-то конкретный специфический белок – для генерирования сигналов необходимо сближение донора и тушителя флуоресценции.

Исследователи успешно протестировали новую методику в живых клетках на трех гликопротеидах, вовлеченных в связывание клеток и их взаимодействие с другими клетками. Чень уверен, что более эффективный контроль введения красителей-доноров и красителей-тушителей позволит расширить метод и на другие гликаны.