近期來自德國和英國的科學(xué)家們提出了一種叫做 Trim-Away 的新方法， Trim-Away可以直接快速剔除任何細(xì)胞類型中的蛋白質(zhì)。這種方法的一大優(yōu)勢在于可以區(qū)分蛋白質(zhì)的不同變體，因此也為疾病的治療打開了一扇新的門。

這一研究成果公布在11月16日的Cell雜志上。文章的通訊作者，德國馬普生物物理化學(xué)研究所Melina Schuh表示，“利用Trim-Away，我們第一次可以在任何類型細(xì)胞中直接靶向任何蛋白。這種方法非常簡單，可以在幾分鐘內(nèi)剔除蛋白質(zhì)，而且比基因組編輯或RNAi技術(shù)要快得多，這兩種方法通常需要幾個(gè)小時(shí)甚至幾天的時(shí)間才能剔除蛋白，這給了細(xì)胞時(shí)間去發(fā)展用于補(bǔ)償?shù)臋C(jī)制，有時(shí)就會(huì)掩蓋實(shí)際效應(yīng)。此外，基因組編輯和RNAi并不適用于研究長時(shí)間存在的蛋白，和原代細(xì)胞中的蛋白，現(xiàn)在利用Trim-Away，我們就可以填補(bǔ)這個(gè)空白了。

“現(xiàn)在理論上，我們可以從體內(nèi)獲取任何細(xì)胞，然后迅速破壞細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)，立即研究這對細(xì)胞過程的影響”，文章的第一作者Dean Clift補(bǔ)充說。

在每一個(gè)活細(xì)胞中都有數(shù)以千計(jì)的蛋白質(zhì)行駛著它們的功能，包括催化生化反應(yīng)，塑造細(xì)胞表面，發(fā)送和接收信號。蛋白功能障礙會(huì)引起各種疾病，比如癌癥和神經(jīng)變性。因此，對于分子生物學(xué)家來說，了解蛋白質(zhì)在自然環(huán)境中如何發(fā)揮作用至關(guān)重要。

研究人員為了分析蛋白質(zhì)的功能，現(xiàn)階段采用的最重要的方法之一是在細(xì)胞中剔除蛋白，研究這對細(xì)胞過程產(chǎn)生的影響。剔除蛋白質(zhì)的兩大主要技術(shù)：CRISPR-Cas基因組編輯和RNA干擾（RNAi）通過靶向細(xì)胞中的DNA或RNA，有效地關(guān)閉了蛋白的生成。但是，這些方法只是間接的影響了蛋白表達(dá)量，而且并不適用于所有類型的細(xì)胞和蛋白質(zhì)。迄今為止，還沒有可以普遍適用的技術(shù)可以克服這些限制。

Trim-Away技術(shù)核心

Trim-Away 這一新技術(shù)的核心是來自英國MRC分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Leo James研究組發(fā)現(xiàn)的一種蛋白：Trim21，Trim21能識別進(jìn)入細(xì)胞病毒附著的抗體，它與這些抗體結(jié)合，將抗體-病毒復(fù)合體標(biāo)記為“垃圾”，然后這一復(fù)合物被傳遞給細(xì)胞的“垃圾桶”，即蛋白酶體。

Schuh意識到Trim21的這種能力可以幫助她克服在研究中遇到的問題：通過基因組編輯或者RNAi從卵細(xì)胞中剔除特定的蛋白質(zhì)是非常困難的，因?yàn)檫@些蛋白能在細(xì)胞中保存很長的時(shí)間。Schuh嘗試?yán)肨rim21作為分子工具，她與Clift一道，將抗體導(dǎo)入到卵細(xì)胞中，直接靶向一種特異性細(xì)胞蛋白，而不是直接針對病毒。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Trim21識別出了抗體，并將與抗體結(jié)合的蛋白質(zhì)傳遞到了蛋白酶體，進(jìn)行摧毀。幾分鐘后，細(xì)胞中的這種蛋白就消失了。

將Trim21重定向到感興趣的蛋白質(zhì)就是Trim-Away的核心原理。“其實(shí)從根本上來說，自然的工具箱已經(jīng)為我們提供了我們需要的所有組件，重要的訣竅就是要選擇合適的組件，并將它們優(yōu)化成為我們的目的而工作的系統(tǒng)，”Schuh總結(jié)說。

還有另外一個(gè)問題——許多細(xì)胞類型沒有足夠量的Trim21來完成剔除所有抗體結(jié)合蛋白的任務(wù)。為此研究人員需要提供額外的Trim21蛋白來克服這個(gè)問題，他們采用的是“電擊”讓蛋白進(jìn)入細(xì)胞。

“在十年前我們首次發(fā)現(xiàn)Trim21可以作為一種抗體受體，并隨后證明了它能有效破壞病毒蛋白，之后我們意識到如果需要重新安排細(xì)胞蛋白的功能時(shí)，這會(huì)是一種很高的工具。而結(jié)果證明效果比我們想象的還要好，”James說。

此外，Trim-Away也可以用于巨噬細(xì)胞（一種白細(xì)胞），“巨噬細(xì)胞完全無法通過基因組編輯或RNAi進(jìn)行分析，因?yàn)樗鼈兲貏e擅長識別外來DNA和RNA。現(xiàn)在有了Trim-Away，就可以從巨噬細(xì)胞中剔除蛋白質(zhì)，研究這種特定細(xì)胞類型中的蛋白功能。”

摧毀致病蛋白質(zhì)突變

Trim-Away的一大特點(diǎn)是可以利用抗體的顯著特異性，區(qū)分不同的蛋白質(zhì)，而且還可以區(qū)分同一蛋白質(zhì)兩種不同的突變。在許多疾病中都存在蛋白突變，比如亨廷頓舞蹈癥，這是一種遺傳性神經(jīng)退行性疾病，其病因就是huntingtin蛋白的兩個(gè)基因拷貝中出現(xiàn)了一個(gè)突變。利用Trim-Away可以剔除組織培養(yǎng)細(xì)胞中的huntingtin致病蛋白，同時(shí)保持正常的蛋白不受影響。 Schuh強(qiáng)調(diào)說：“當(dāng)然，實(shí)際治療與細(xì)胞培養(yǎng)完全不同。治療應(yīng)用還很遙遠(yuǎn)，但是我們的這項(xiàng)工作將會(huì)為將來抗體治療疾病開辟打開新的大門。”