New tools

Potential new tools

Nature is full of potential useful tools. Proteins that can do tricks that we find useful or handy. But to use those potential tools optimally requires understanding of how they do the tricks they do. That is why British researchers set to find this out for the potential new protein tool SAP05

SAP05 originates from a bacterium. And is used by said bacterium to infect plants, and to transform them in a kind of zombie. This protein is regulating the directed degradation of a group of proteins who are involved in the switching on and off of developmental genes. Normally directed degradation only takes place when the protein to be degraded is decorated with the correct type of label. But SAP05 is skipping this step. And this is what is making SAP05 a potential tool.

But first it is required to find out how precisely SAP05 is doing this. Therefor the researchers determined its structure. This they did with SAP05 bound to either its degradation target protein, or to a protein of degradation machinery. finding out that SAP05 is a compact globular protein, with a binding place for the soon to be degraded protein at one side, and at the opposite side a binding place for the protein of the degradation machinery.

It is possible to adapt SAP05 in such a way that we can control which proteins it binds

Subsequently the researchers created mutations at the discovered protein binding places. In this way they learn more about the specific protein binding spots. They discovered that a single mutation could be enough to disrupt the binding of the soon to be degraded protein. Showing that the binding with the to be degraded protein is not strong. But still specific.

In contrast, the binding with the protein of the degradation machinery was more robust. Possible, so suggest the researchers because a weaker binding can result in that SAP05 will be degraded together with its target protein.

In addition, the researchers made models of SAP05 together with the whole protein degradation machinery. These like to suggest that SAP05 is positioned in such a way that the soon to be degraded protein bound to SAP05 is automatically shuffled into the degradation machinery.

This research shows how SAP05 works. And that it is possible to adapt SAP05 in such a way that we can control which proteins it binds. Giving SAP05 potential therapeutic uses say the researchers.

Literature

Qun Liu, Abbas Maqbool, Federico G. Mirkin, Yeshveer Singh, Clare E. M. Stevenson, David M. Lawson, Sophien Kamoun, Weijie Huang, Saskia A. Hogenhout (2023) Bimodular architecture of bacterial effector SAP05 that drives ubiquitin-independent targeted protein degradation. PNAS: 120 (49) e2310664120 https://doi.org/10.1073/pnas.2310664120

Thanks for reading.
If you like what you read, support me with on of the following actions

🍵 Buy me a tea

Follow me on LinkedIn or BlueSky
Share it with a friend or co-worker
Singing up to my newsletter so my next blog lands directly in your inbox

Nieuw gereedschap

Mogelijke nieuw gereedschap

De natuur zit vol met potentiële handige gereedschappen. Eiwitten die kunstjes blijken te kunnen die wij handig of nuttig vinden. Om deze optimaal te gebruiken is het wel nodig om te weten hoe ze hun kunstje flikken. Daarom zochten Britse onderzoekers dit uit voor het mogelijk gereedschap eiwit SAP05.

SAP05 is afkomstig van een bacterie. Die gebruikt het om planten te infecteren en ze in een soort zombies te veranderen. Dit eiwit reguleert namelijk heel precies de afbraak van een groep eiwitten die betrokken zijn bij het aan en uitschakelen van ontwikkelingsgenen. Normaal gesproken vindt specifieke eiwit afbraak alleen plaats als het af te breken eiwit is voorzien van het juiste label. Maar SAP05 slaat deze stap over. En dit maakt SAP05 potentieel stuk gereedschap.

Eerst is wel nodig om te weten hoe SAP05 dit precies doet. Omdat te weten te komen ontrafelde de onderzoekers z’n structuur. Dit deden ze met SAP05 gebonden aan een eiwit voor afbraak, of aan een eiwit dat betrokken is bij de eiwit afbraak machinerie. Hieruit konden ze afleiden dat SAP05 zelf een compacte, ronde structuur heeft. Met aan een kant een bindingsplek voor het af te breken eiwit, en aan de andere kant een bindingsplek voor het eiwit van de afbraak machinerie.

Het is mogelijk om SAP05 zo aan te passen dat we kunnen controleren welke eiwitten het bindt

Vervolgens creëerde de onderzoekers mutaties op de gevonden bindingsplaatsen. Zo kunnen ze hier meer over leren. Hierbij ontdekte de onderzoekers dat met een enkele aanpassing SAP05 vervolgens niet meer aan de af te breken eiwitten bond. De binding met het af te breken eiwit is dus niet zo stevig. Maar wel specifiek.

In tegenstelling, de binding aan het eiwit van de afbraak machinerie bleek robuuster van aard. Mogelijk zo suggereren de onderzoekers omdat een zwakkere binding kan resulteren dat SAP05 samen met het af te breken eiwit degradeert.

Daarnaast maakten de onderzoekers modellen van SAP05 samen met de gehele eiwitafbraak machinerie. Die lijken te suggereren dat SAP05 zo gepositioneerd is dat SAP05 het de aan SAP05 af te breken bindende eiwit als ware in de eiwitafbraak machine schuift.

Dit onderzoek laat zien hoe SAP05 werkt. Dat het mogelijk is om SAP05 zo aan te passen is dat we kunnen controleren welke eiwitten het bindt. Dit geeft SAP05 mogelijk therapeutische toepassingen zo zeggen de onderzoekers.

Literatuur

Qun Liu, Abbas Maqbool, Federico G. Mirkin, Yeshveer Singh, Clare E. M. Stevenson, David M. Lawson, Sophien Kamoun, Weijie Huang, Saskia A. Hogenhout (2023) Bimodular architecture of bacterial effector SAP05 that drives ubiquitin-independent targeted protein degradation. PNAS: 120 (49) e2310664120 https://doi.org/10.1073/pnas.2310664120

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.

Quick responders

Quick responders

Plants may be fixed in the ground. But they are quick responders. This is shown once again in recent research. Wherein a team of international researchers tells us that plants and algae respond within 30 seconds to the plant hormone auxin.

The hormone auxin is about involved in almost everything in relation to plant development. Not surprising we know a lot about how this hormone does its job. But not everything. Like we know that there are quick and slow reactions in response to auxin. About the slow reactions we know that this occurs via gene regulation. But about the quick reactions to auxin less is known.

This researchers decided to decipher in more detail. They did not only study this in the model plant tale cress, but also in two moss species and two species of algae. The first thing they did was confirm that the chosen species have a fast auxin response. In order to be able to compare the results the researchers studied this at cellular level. In specific they looked at the polarisation of the cell membrane and at movement within the cell. For both studied processes the researchers observed a reaction within 5 minutes.

This quick response ability is extremely ancient

The next question was of course how these species are reacting that quickly. To find out they analysed the labelling of proteins with a phosphate group. A phosphate label can influence the function of a protein, like activating it. It turned out that already 30 seconds (the shortest analysed time) after auxin exposure lots of proteins were decorated with a fresh phosphate tag.

With help of identified labelled proteins the researchers found out that in each species a small group of proteins was behind the phosphate labelling of the other proteins. When the researchers compared these label giving proteins one protein family was turning up every single time. The RAF-kinases. Even in algae were these proteins labelling other proteins in response to auxin. Because algae and land plants like mosses and tale cress are on an evolutional level very distant, it means that this type of quick response ability is extremely ancient.

Thus plants are reacting for a verry long time verry quickly to auxin. Only researchers did not really noticed this before. But now this is changed. And we can study the effect of the quick response to auxin. Like which reactions are so quickly initiated by the plant.

Literature

Kuhn et al., RAF-like protein kinases mediate a deeply conserved, rapid auxin response, Cell (2024), https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.11.021

Thanks for reading.
If you like what you read, support me with on of the following actions

🍵 Buy me a tea

Follow me on LinkedIn or BlueSky
Share it with a friend or co-worker
Singing up to my newsletter so my next blog lands directly in your inbox

Snelle reageerders

Snelle reageerders

Planten mogen dan wel aan de grond genageld staan. Ze behoren ook tot de snelle reageerders. Dit laat ook recent onderzoek weer eens zien. Daarin vertellen een team van Wageningse en internationale onderzoekers dat planten en algen al binnen 30 seconden op het planten hormoon auxine reageren.

Het hormoon auxine is in zo’n beetje alles met betrekking van plantenontwikkeling betrokken. Het is dan ook niet gek dat er veel bekend is over hoe dit hormoon z’n werk doet. Maar niet alles. Zo weten onderzoekers dat er snelle en langzame reacties op auxine zijn. Van de langzame weten we dat die via gen regulering lopen. Maar over de snelle auxine reacties is minder bekend.

Dit besloten de onderzoekers verder uit te pluizen. Niet alleen bestudeerde ze dit in de model plant, de zandraket, maar ook in twee mos en twee algen soorten. Het eerste wat ze deden was bevestigen of alle gekozen soorten een snelle auxine reactie hadden. Om ze te kunnen vergelijken bestudeerde ze dit op celniveau. Specifiek keken ze naar de polarisatie van het celmembraan, en de bewegingen binnen in de cel. Voor beide onderzochte processen zagen de onderzoekers een reactie binnen 5 minuten op auxine.

Dit reactievermogen is al heel oud

De volgende vraag was natuurlijk hoe reageren deze soorten zo snel. Om hier achter te komen bestudeerde ze het labelen van eiwitten met een fosfaat groep. Een fosfaat label kan de functie van een eiwit beïnvloeden, bijvoorbeeld activeren. Wat bleek al na 30 seconden (de kortste bestudeerde tijd) na het blootstellen aan auxine waren er veel eiwitten voorzien van een nieuw labeltje.

Met behulp van de geïdentificeerde gelabelde eiwitten kwamen de onderzoekers er uiteindelijk uit bij  een kleine groep eiwitten die de fosfaat labels aan de andere eiwitten gaven. Bij het vergelijken van deze labelende eiwitten tussen de verschillende soorten kwam er een eiwit familie keer op keer terug. De RAF-kinasen. Zelfs in algen labelen deze eiwitten andere eiwitten als reactie op auxine. Omdat algen en land planten zoals mossen en de zandraket evolutionair zo ver uit elkaar liggen betekend dat dit reactievermogen al heel oud is.

Planten reageren dus al heel lang heel snel op auxine. Alleen hadden onderzoekers dit eerder nog niet echt in de gaten. Maar daar is nu verandering in gekomen. En kunnen we gaan onderzoeken wat het gevolg is van de snelle reactie op auxine. Zoals welke veranderingen de plant zo snel in gang zet.

Literatuur

Kuhn et al., RAF-like protein kinases mediate a deeply conserved, rapid auxin response, Cell (2024), https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.11.021

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.