El «secretoma» se refiere a las proteínas que son secretadas por una célula, un tejido o un organismo. En un nuevo estudio publicado en biología abierta, El científico de células madre de la USC Andy McMahon y sus colaboradores presentan una nueva y elegante forma de etiquetar y estudiar el secretoma en un organismo vivo.
«El secretoma orquesta los procesos sutiles y complejos del desarrollo embrionario, mantiene la función de los órganos individuales y coordina la actividad de los órganos a través de la comunicación entre órganos», dijo McMahon, presidente del Departamento de Biología de Células Madre y Medicina Regenerativa de la USC. «Sin embargo, puede ser un desafío rastrear qué células están secretando proteínas y qué células están siendo atacadas».
Para abordar este desafío, los coprimeros autores Rui Yang y Amanda S. Meyer en la USC e Ilia A. Droujinine anteriormente en la Escuela de Medicina de Harvard y ahora en Scripps Research generaron ratones con un sistema incorporado para etiquetar y rastrear el secretoma.
«Este sistema incorporado es como un ‘sistema de pasaporte en el cuerpo, ya que estamos identificando de dónde provienen las proteínas y hacia dónde van'», dijo Droujinine, quien es miembro de Scripps Research e investigador principal en el Departamento de Investigación Molecular. Medicamento.
Para establecer este sistema, el equipo de investigación comenzó editando genéticamente células madre embrionarias de ratón para codificar una enzima diseñada en el laboratorio de Alice Ting en la Universidad de Stanford. La enzima, BirA*G3, etiqueta indiscriminadamente las proteínas cercanas con el derivado de la vitamina B7, la biotina. La razón por la que la biotina es una etiqueta útil es porque se une fuertemente a la proteína estreptavidina, de modo que las proteínas etiquetadas con biotina se pueden separar de otras proteínas en la célula y la sangre a través de una tecnología fácilmente disponible llamada «purificación por afinidad con estreptavidina».
El siguiente paso fue asegurarse de que BirA*G3 etiquetara específicamente solo las proteínas del secretoma. Estas proteínas se originan en una estructura dentro de la célula conocida como retículo endoplásmico o RE. Algunas de estas proteínas permanecen en el RE, mientras que otras se secretan o se incorporan a la membrana que rodea a la célula.
Para etiquetar específicamente solo estas proteínas, BirA*G3 se marcó con cuatro bloques de construcción de proteínas adicionales, o péptidos. Estos cuatro péptidos, conocidos como KDEL, sirvieron como una señal para que la célula retuviera BirA*G3 en la sala de emergencias. Entonces, cuando se agregó biotina, BirA*G3 solo agregó etiquetas de biotina a las proteínas que viajan a través de la sala de emergencias.
Usando estas células madre editadas genéticamente, el equipo produjo ratones transgénicos. Cuando a estos ratones se les administró biotina, los científicos pudieron demostrar el marcaje de BirA*G3 e identificar los secretomas de una serie de órganos, incluidos el cerebro, el hígado y los riñones. Los científicos también identificaron proteínas que fueron secretadas de todos modos, a pesar de que no estaban marcadas con la señal típica que indica que la célula debería secretarlas.
Estos ratones transgénicos permiten a los científicos etiquetar y estudiar tipos de células y órganos específicos, lo que facilita los estudios de comunicación entre órganos.
«Nuestro nuevo modelo de ratón demuestra una mayor eficiencia de etiquetado de las proteínas secretadas y del ER en tipos de células específicos, lo que proporciona un recurso valioso para mapear y perfilar el secretoma», dijo Meyer, quien es candidato a doctorado en el laboratorio McMahon en Eli and Edythe Broad. Centro de Medicina Regenerativa e Investigación con Células Madre de la USC.
Yang, becario postdoctoral en el laboratorio McMahon, agregó: «Nuestro modelo de ratón facilitará una comprensión más profunda del papel crítico del secretoma en el desarrollo, así como en estados adultos sanos y enfermos».
Los ratones están ahora en un depósito público, para que otros científicos puedan beneficiarse de esta nueva tecnología.
«Dado el papel central de las proteínas clave secretadas como la insulina, existe un gran interés en identificar nuevas proteínas secretadas», dijo McMahon. «Los estudios del genoma sugieren que quedan muchas proteínas nuevas por caracterizar. Esperamos profundizar en esta área ahora que hemos validado la tecnología».
Los coautores adicionales incluyen: Jinjin Guo y Jill A. McMahon de la USC; Namrata D. Udeshi, Dominique K. Carey, Charles Xu y Steven A. Carr del Instituto Broad de Harvard y el MIT; Yanhui Hu y David Rocco de la Facultad de Medicina de Harvard; Norbert Perrimon de la Facultad de Medicina de Harvard y el Instituto Médico Howard Hughes; Qiao Fang de la Universidad de Toronto; Jihui Sha y James Wohlschlegel de UCLA; Shishang Qin de la Universidad de Pekín; y Alice Y. Ting del Chan Zuckerberg Biohub y la Universidad de Stanford.
