蛋白質在我們體內幾乎執(zhí)行所有*的過程，蛋白質失靈會導致許多疾病。為了研究蛋白質的功能，研究人員將其從細胞中去除，然后分析其后果。

他們目前通?？梢允褂玫膬煞N方法是通過CRISPR / Cas進行基因組編輯和RNA干擾。它們分別作用于DNA或RNA的水平。但是，它們對蛋白質含量的影響是間接的，需要時間。來自德國和英國的科學家現在提出了一種稱為Trim-Away的新方法，該方法可以直接，快速地消耗任何細胞類型的蛋白質。由于Trim-Away可以區(qū)分蛋白質的不同變體，因此也為疾病的治療開辟了新的場所。

在每個活細胞中，有成千上萬種蛋白質在起作用。它們的全部組成包括從催化生化反應到塑造細胞表面或發(fā)送和接收信號的一切。蛋白質功能異常會導致多種疾病，包括癌癥和神經變性。因此，對于分子生物學家來說，了解蛋白質如何在其自然環(huán)境(細胞)中發(fā)揮作用至關重要。

為了研究蛋白質的功能，重要的策略之一是將其從細胞中去除并研究其對細胞過程的影響。為了消耗蛋白質，研究人員手頭有兩種主要技術：通過CRISPR / Cas進行基因組編輯，以及RNA干擾(RNAi)。通過分別靶向細胞的DNA或RNA，它們可以有效地關閉蛋白質的生產。但是，這些方法僅間接影響蛋白質含量，并不適用于每種類型的細胞和蛋白質。到目前為止，還沒有可以克服這些限制的普遍適用的技術。

德國哥廷根馬克斯·普朗克生物物理化學研究所的科學家和英國劍橋的MRC分子生物學MRC實驗室的科學家現已成功開發(fā)出一種稱為Trim-Away的新方法。“有了Trim-Away，有可能直接靶向幾乎任何類型的細胞中的任何蛋白質，”生物物理化學MPI主任Melina Schuh說。“使用非常簡單，可以在幾分鐘內去除蛋白質。這比用基因組編輯或RNAi所能達到的速度快得多–使用這些技術，通常要花費數小時甚至數天來消耗蛋白質。這使細胞有時間來開發(fā)補償損失的機制，有時會掩蓋實際效果。此外，基因組編輯和RNAi不適合研究長壽蛋白或原代細胞中的蛋白。

利用細胞蛋白的技能

這項新技術的核心是一種蛋白質，該蛋白質是在MRC LMB的Leo James實驗室中發(fā)現的：Trim21。Trim21識別進入與病毒連接的細胞的抗體。它與這些抗體結合，將抗體-病毒復合物標記為“垃圾”，并將其交給細胞的“垃圾槽”，即蛋白酶體。Schuh意識到Trim21的這種能力可能會幫助她克服研究中遇到的問題：事實證明，通過基因組編輯或RNAi耗盡卵細胞中的特定蛋白質異常困難，因為這些細胞中的許多蛋白質壽命很長。Schuh現在想將Trim21用作分子工具：她與Clift一起，將卵子抗體引入了針對特定細胞蛋白的抗體，而不是針對病毒。Trim21識別了抗體并將抗體結合的蛋白遞送至蛋白酶體進行破壞。在幾分鐘之內，蛋白質從細胞中消失了。Trim21重定向到目標蛋白是Trim-Away的主要原理。“基本上，Nature的工具箱為我們提供了所需的所有組件。訣竅在于選擇正確的解決方案，然后將它們組合成適合我們目的的系統(tǒng)。” Schuh總結道。

一個困難是許多細胞類型沒有足夠的Trim21量來應對去除所有抗體結合蛋白的任務。研究人員通過將其他Trim21蛋白與抗體一起傳遞到細胞中來克服了這個問題。輕微的“電擊”會使細胞吸收蛋白質。“十多年前，當我們將Trim21鑒定為抗體受體，并隨后證明了它能多么有效地破壞病毒蛋白時，我們意識到，如果對細胞蛋白重新分配任務，它可能是一個強大的工具。但是，結果比我們想象的還要出色。” James說。對于Trim-Away在長壽蛋白質和原代細胞中的適用性也是如此，后者是直接從組織中獲取的細胞。