В их исследовании, опубликованном 27 мая в Nature Communications, используются два растительных гормона для нацеливания на определенные белки для разложения, что позволяет исследователям снизить эти белки до уровней, которые они выбирают. Этот процесс происходит в течение нескольких минут, что позволяет ученым отслеживать, что происходит в клетках, когда эти белки истощаются.
«Мы можем, например, отслеживать различия в клеточном цикле в зависимости от того, как истощается тот или иной белок, потому что этот инструмент действует так быстро и так эффективно», — говорит старший научный сотрудник исследования Ран Брош, доктор философии, научный сотрудник лаборатории. автора-корреспондента Игоря Р. Лемишка, доктор философии, профессор фармакологических наук, биологии развития и регенеративной биологии ISMMS.
Исследователи могут не только выбрать, какая часть одного или обоих выбранных белков может быть разложена, но и весь процесс обратим.
Брош говорит.
"Исследования потери функции являются ключом к пониманию того, как работают гены, но методов быстрого и эффективного нарушения функции генов млекопитающих, особенно стволовых клеток, мало. Этот двойной молекулярный тюнер, в котором вы можете манипулировать двумя белками независимо друг от друга, очень полезен для широкого спектра исследований, которые до настоящего времени было трудно провести, таких как расшифровка сигнальных сетей или взаимодействия белков », — говорит он.
Тюнер можно использовать для двух белков, потому что исследователи идентифицировали два гормона растений, которые помогают сигнализировать о целенаправленном разрушении изучаемых белков клеткой.
Гормоны — это ауксин и коронатин, бактериальный аналог растительного гормона жасмоната, оба из которых регулируют физиологию растений, но совершенно не токсичны для человека. «Мы едим эти гормоны в овощах и салатах каждый день», -. Брош говорит.
Принцип работы системы заключается в том, что исследователи заставляют замолчать интересующий ген или гены, используя традиционные методы подавления гена, одновременно доставляя один и тот же ген (ы) в форме, которую они могут контролировать. Эти гены теперь содержат последовательности, которые производят короткий пептид, называемый дегроном — его функция заключается в регулировании деградации белка — который слит с кодируемым белком.
Третий вводимый компонент (все три компонента содержатся в одном лентивирусном векторе) представляет собой рецептор растительного гормона. Когда клетки обрабатываются гормоном, он связывает свой рецептор, который затем нацеливается на слияние белка с дегроном для разрушения. «Наш тюнер позволяет исследователю использовать систему деградации клетки, и мы можем увеличивать или уменьшать ее по своему желанию — например, немного или полностью приглушить свет», — сказал доктор. Брош говорит.
В отличие от других методов редактирования генов, применение которых к одному гену может занять месяцы, создание двойного тюнера требует одной или двух недель лабораторных работ, добавляет он.
Хотя этот инструмент предназначен для исследований, он может иметь клиническое применение, например, для выявления мишеней для лекарств. Брош добавляет.
Соавторы включают исследователей из Вашингтонского университета, который также имеет патент с ISMMS на разработку коронатина в качестве инструмента исследования.
Эта работа была поддержана грантами Стволовых клеток штата Нью-Йорк, Национального института общей медицины и Медицинского института Говарда Хьюза.