Генетический ластик: Новая технология точно и быстро разрушает целевые белки

Исследователи теперь могут более точно и избирательно воздействовать на конкретные белки в дрожжах, клетках млекопитающих и мышах, чтобы изучать, как "выключение" определённых белковых признаков влияет на физические проявления в клетке или организме.

Японская команда опубликовала результаты 11 ноября в Nature Communications.

"Условный нокаут генов и малая интерферирующая РНК (siRNA), используемая для "молчания" белков без их полного нокаута, применялись во многих исследованиях", — сказал Масато Т. Канемаки, профессор Национального института генетики. "Однако эти технологии не идеальны для изучения высокодинамичных процессов, таких как клеточный цикл, дифференцировка или нейронная активность, из-за медленной скорости истощения целевого белка".

Команда Канемаки ранее разработала подход под названием система AID, которая использует небольшую белковую метку (дегрон), присоединённую к белкам, чтобы вызвать их деградацию. Для запуска процесса исследователи вводили ауксин — растительный гормон, регулирующий рост. В предыдущих исследованиях с условным нокаутом и siRNA истощение целевого белка обычно занимало два-три дня. Система AID позволяет добиться более общего и эффективного подхода, при котором целевой белок может быть истощён менее чем за несколько часов.

"Оригинальная система AID имела два главных недостатка: "протекающую" деградацию и необходимость высокой дозы ауксина", — отметил Канемаки. "Эти негативные особенности затрудняют точный контроль уровня экспрессии целевого белка в живых клетках и применение этого метода на мышах".

Возможность нокаутировать гены у мышей — критически важный шаг в генетических исследованиях и терапии. "Протекающая деградация" в системе AID означала, что целевой белок слабо деградировал даже без ауксина, а уровень ауксина, необходимый для полной деградации, оказывал долгосрочное негативное влияние на рост клеток.

"В этой статье мы описываем систему AID2, которая преодолевает все недостатки оригинальной системы AID", — заявил Канемаки. Исследователи не обнаружили "протекающей" деградации в новой системе, сама деградация стала быстрее, а требуемая доза ауксина — значительно ниже.

Для создания системы AID2 исследователи использовали стратегию "шишка-дырка", чтобы создать пустое пространство в мутантной версии растительного белка TIR1, который распознаёт и индуцирует деградацию белков, сшитых с дегроном. Аналог ауксина может напрямую связываться с мутантом TIR1 и запускать процесс деградации. Поскольку подход очень эффективен, требуется меньше аналога ауксина. Исследователи обнаружили, что истощение можно индуцировать при концентрации примерно в 670 раз ниже, чем в оригинальной системе.

"С системой AID2 возможно быстро истощать целевой белок в культивируемых клетках и мышах", — сказал Канемаки. "Далее мы планируем использовать систему для новых открытий в хромосомной биологии и применять AID2 к другим модельным организмам".