湖南艾佳生物科技股份有限公司
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Trim-Away-一种快速高效的降解细胞内源蛋白新方法

日期: 2018-03-27
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Trim-Away-一种快速高效的降解细胞内源蛋白新方法


Trim-Away-一种快速高效的降解细胞内源蛋白新方法

在人体中,蛋白质有着各种重要生理功能。蛋白质功能障碍可能会导致多种疾病的发生。CRISPR/Cas9基因编辑和RNAi分别从DNA和RNA水平上发挥作用,最终导致蛋白功能丧失或表达受到抑制。由于它们是间接作用于蛋白质,因此作用时间较长。

知名的英国MRC分子生物学实验室(Laboratory of Molecular Biology)开发出一种名叫Trim-Away的新技术,并于2017年11月在顶尖学术期刊《CeLL》发表论文。这种技术能直接、快速地从多种类型的细胞中靶向降解内源性蛋白,为研究蛋白质功能提供了一种新的方法。

这一突破性技术的核心在于一种叫做Trim21的蛋白。TRIM21是哺乳动物中新发现的一个细胞液内IgG受体。细胞系被腺病毒感染后,抗体结合在病毒表面和病毒一起进入细胞内。TRIM21和抗体-病毒结合,利用其 E3 泛素连接酶活性使靶蛋白和泛素相连接,然后进入泛素依赖的蛋白酶降解途径,使细胞液内病毒粒子在病毒基因转录前快速降解。

 

Trim-Away-一种快速高效的降解细胞内源蛋白新方法

▲该研究的主要负责人Melina Schuh博士

 TRIM21通过识别抗原抗体复合物,给靶蛋白打上标签,促进蛋白酶体降解复合物,从而达到降低靶蛋白的目的(图一)

Trim-Away-一种快速高效的降解细胞内源蛋白新方法


图一Trim-Away原理介绍


利用Trim-Away能在1小时左右靶向降解单细胞细胞基质范围内的目标蛋白(图二)

Trim-Away-一种快速高效的降解细胞内源蛋白新方法

图二Trim-Away在单细胞内的作用范围

 

常规抗体Trim-Away难以降解组蛋白,纳米抗体来帮忙。(图三)

Trim-Away-一种快速高效的降解细胞内源蛋白新方法

图三 Trim-Away降解组蛋白H2B

常规抗体因为分子量较大,入核困难。因此利用分子量小的纳米抗体,穿过核膜,进入细胞核,染色体中的组蛋白只需数小时就能够轻松降解。

 

 

连细胞内的长寿蛋白REC8,它都能搞定(图四)

Trim-Away-一种快速高效的降解细胞内源蛋白新方法Trim-Away-一种快速高效的降解细胞内源蛋白新方法

图四 Trim-Away降解REC8长寿蛋白


REC8蛋白作为一种黏着素成分介导姐妹染色单体黏着,具有极强的稳定性,属于长寿蛋白,要经过很长一段时间才能发生降解。利用Trim-Away,只需半个小时就能将卵细胞染色体上REC8蛋白全部降解,使姐妹染色单体完全分离。
      此外,利用Trim-away降解信号通路蛋白(mTOR、IκBα)能够调控细胞中mTOR、NF-κB信号通路,并且能作用于多种细胞系(HEK293T、NIH3T3、U2OS、RPE-1、HCT116、HeLa)还包括基因编辑与RNAi无法作用的巨噬细胞。

这种方法具有极大的优势:

1.直接作用于蛋白水平,靶蛋白能被迅速降解;

2.特异性强;

3.能作用于细胞基质各位置的蛋白还包括组蛋白与长寿蛋白;

4.适用于原代细胞和巨噬细胞;

虽然这项技术目前只应用于细胞水平的研究,离临床应用还很遥远。

但是它促进了疾病抗体治疗的发展。

 

参考文献:Dean Clift, William A. McEwan, Larisa I. Labzin, et al. A Method for the Acute and Rapid Degradation of Endogenous Proteins. Cell. November 16, 2017

 

原文链接:http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)31255-2


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