Ученые научились предсказывать влияние генетических мутаций на дрожжи через анализ протеома

Дрожжевые клетки с окрашенными синим цветом клеточными стенками. В качестве примера зеленым цветом отмечен белок. Количество этого и других белков варьируется от клетки к клетке. Новое исследование показало генетическую основу такой вариативности. Автор: Charité | Jakob Vowinckel

Исследователи из Charité—Universitätsmedizin Berlin совместно со Стэнфордским университетом разработали метод предсказания биологических эффектов многочисленных мутаций у дрожжей. Ключевым элементом открытия стал детальный анализ протеома — полного набора белков внутри клетки.

«Чтобы лучше оценить риск развития устойчивости патогена или разработать новые улучшенные средства, нам необходимо научиться лучше понимать связь между различными вариантами генов и их биологическими последствиями», — поясняет профессор Маркус Ральзер, директор Института биохимии Charité.

Ученые использовали два природных штамма дрожжевых клеток — из калифорнийского виноградника и от пациента с иммунодефицитом в Италии. Скрещивая их в течение нескольких поколений, они создали около тысячи новых штаммов с перемешанными генетическими признаками родителей.

Команда из Charité проанализировала протеом различных штаммов с помощью масс-спектрометрии, создав «карту» влияния тысяч генетических вариантов на количество тысяч белков в клетке. Для проверки результатов исследователи использовали CRISPR/Cas-«генетические ножницы», вставляя конкретные генные варианты в исходные штаммы дрожжей.

Эксперименты показали, что даже незначительные генетические изменения могут иметь серьезные последствия. Например, определенные генные варианты повышали уровень фермента, делая дрожжевые клетки более устойчивыми к противогрибковым препаратам.

«Карта «геном-протеом» — выдающийся инструмент для раскрытия ассоциаций в молекулярной биологии и понимания воздействия мутаций», — подчеркивает Ральзер.

В последующих исследованиях ученые планируют применить этот подход к грибковым патогенам, вызывающим тяжелые инфекции у людей.

Исследование опубликовано в журнале Science. Дрожжи, как одноклеточные грибы, являются важным модельным организмом в биологии — их изучение помогло понять фундаментальные клеточные процессы, общие для всех эукариот, включая человека.