蛋白質在我們體內幾乎執行所有*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。
他們目前通常可以使用的兩種方法是通過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境(細胞)中發揮作用至關重要。
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。” 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。
