Генетический ластик

Новая технология точно и быстро разрушает целевые белки

Анна Юдина, «Научная Россия»

Теперь исследователи могут более точно нацеливаться на определенные белки в дрожжах, клетках млекопитающих и мышей, чтобы изучить, как нарушение определенных свойств белка может повлиять на физическое проявление в клетке или организме, – пишет eurekalert.org со ссылкой на Nature Communications (Yesbolatova et al., The auxin-inducible degron 2 technology provides sharp degradation control in yeast, mammalian cells, and mice – ВМ).

«Условное отключение гена и малая интерферирующая РНК (миРНК), которая используется для подавления белков без их полного отключения, использовались во многих исследованиях, – сказал Масато Т. Канемаки, профессор Национального института генетики в Исследовательской организации информации и систем (Research Organization of Information and Systems). – Однако эти технологии не идеальны для изучения высокодинамичных процессов, таких как клеточный цикл, дифференцировка или нейронная активность, из-за медленной скорости истощения белка, представляющего интерес».

Канемаки и его команда ранее разработали подход, называемый системой AID, в которой используется небольшая белковая метка, известная как дегрон, слитая с белками, чтобы вызвать деградацию. Чтобы запустить процесс разложения, исследователи ввели ауксин – растительный гормон, который помогает регулировать рост растений. В предыдущих исследованиях условного нокаута гена и siRNA, по словам Канемаки, обычно требуется два или три дня для истощения белка-мишени. Система AID позволяет использовать общий, более эффективный подход, при котором целевой белок может быть истощен менее чем за несколько часов.

«Первоначальная система AID имеет два основных недостатка: неплотное разложение и необходимость в высокой дозе ауксина, – сказал Канемаки. – Эти отрицательные особенности затрудняют точный контроль уровня экспрессии интересующего белка в живых клетках и применение этого метода на мышах».

Теперь исследователи могут более точно нацеливать определенные белки в дрожжах, клетках млекопитающих и мышей, чтобы изучить, как нарушение определенных свойств белка может повлиять на физическое проявление в клетке или организме.

Способность нокаутировать гены у мышей – критический шаг в генетических исследованиях и терапии. По словам Канемаки, такой подход может хорошо работать в культивируемых клетках, но он должен работать во всей модельной системе – во всем организме, например, мыши. «Неплотная деградация» системы AID означает, что целевой белок будет только слабо разлагаться без ауксина, но уровень ауксина, необходимый для индукции полной деградации, по-видимому, оказывает долгосрочное негативное влияние на рост клеток.

«В этой статье мы описываем систему AID2, которая преодолевает все недостатки исходной системы AID», – сказал Канемаки, отметив, что они не обнаружили утечки разложения в системе, разложение было более быстрым, и требуемая доза ауксина была намного ниже.

Чтобы создать систему AID2, исследователи использовали так называемую стратегию «выпуклости и дырки», чтобы создать пустое пространство в мутантной версии растительного белка (называемой TIR1), которая распознает и вызывает деградацию слитых с дегроном белков. Аналог ауксина может напрямую связываться с мутантом TIR1 и инициировать процесс деградации. Поскольку этот подход очень эффективен, требуется меньше аналога ауксина. Исследователи обнаружили, что истощение может быть вызвано концентрацией примерно в 670 раз ниже, чем в исходной системе.

«С помощью системы AID 2 можно быстро истощить интересующий белок в культивируемых клетках и мышах, – сказал Канемаки. – Затем мы планируем использовать эту систему, чтобы найти что-то новое в биологии хромосом и применить систему AID2 к другим модельным организмам».

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru