Новый инструмент позволяет быстро манипулировать уровнями белков в клетках млекопитающих
Исследователи из Медицинской школы Икана на горе Синай (ISMMS) разработали инструмент, позволяющий быстро манипулировать уровнями двух белков в одной клетке. Метод, названный «двойным молекулярным тюнером», упрощает углубленный анализ в клетках млекопитающих, особенно в стволовых клетках.
Исследование, опубликованное 27 мая в Nature Communications, использует два растительных гормона для направленной деградации конкретных белков, позволяя снижать их уровень до заданных значений. Процесс занимает минуты, что дает возможность наблюдать за последствиями истощения белков в клетках в реальном времени.
«Мы можем, например, отслеживать различия в клеточном цикле в зависимости от того, какой белок истощается, потому что этот инструмент действует очень быстро и эффективно», — говорит старший автор исследования Ран Брош, PhD.
Процесс не только позволяет выбирать степень деградации одного или двух целевых белков, но и является полностью обратимым.
«Исследования потери функции ключевы для понимания работы генов, но методов для быстрого и эффективного нарушения функции генов млекопитающих — особенно в стволовых клетках — мало. Этот двойной молекулярный тюнер, в котором можно независимо манипулировать двумя белками, очень полезен для широкого спектра исследований, которые ранее было трудно провести, таких как расшифровка сигнальных сетей или взаимодействий белков», — объясняет доктор Брош.
Система использует два растительных гормона: ауксин и коронатин (бактериальный аналог гормона растений жасмона). Они регулируют физиологию растений, но полностью нетоксичны для человека.
Как работает система:
- Гены-мишени «выключаются» традиционными методами генного сайленсинга.
- Одновременно в клетку доставляются те же гены, но в контролируемой форме. Они содержат последовательности, кодирующие короткий пептид — дегрон (регулятор деградации белка), который сшивается с целевым белком.
- Третий компонент — рецептор растительного гормона. Все три компонента доставляются одной лентивирусной векторной системой.
При добавлении гормона он связывается со своим рецептором, который затем направляет комплекс «белок-дегрон» на разрушение. «Наш тюнер позволяет исследователю использовать клеточную систему деградации, и мы можем усиливать или ослаблять ее действие по своему желанию — как приглушать свет», — говорит доктор Брош.
В отличие от других методов генного редактирования, которые могут занимать месяцы для работы с одним геном, создание двойного тюнера требует одной-двух недель лабораторной работы.
Хотя инструмент предназначен для исследований, он может иметь клиническое применение, например, для скрининга мишеней для лекарств.
В разработке участвовали исследователи из Вашингтонского университета, который совместно с ISMMS владеет патентом на использование коронатина в качестве исследовательского инструмента.