header
 
Donnerstag, den 16.11.2017
Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau

In jeder lebenden Zelle sind Zigtausende Proteine am Werk. Ihr Repertoire reicht von der Katalyse biochemischer Reaktionen über das Ausformen der Zelloberfläche bis hin zum Senden und Empfangen von Signalen. In ihrer Funktion gestörte Proteine verursachen zahlreiche Krankheiten wie Krebs oder Neurodegeneration. Daher wollen Molekularbiologen verstehen, wie Proteine in ihrem natürlichen Umfeld – der Zelle – arbeiten.

Um die Funktion eines Proteins zu erforschen, ist eine der wichtigsten Strategien, es aus der Zelle zu entfernen und zu untersuchen, wie sich dies auf zelluläre Prozesse auswirkt. Die dafür genutzten Techniken CRISPR/Cas und RNA-Interferenz (RNAi) schalten zwar die Produktion eines Proteins effizient ab. Allerdings beeinflussen sie die Menge eines Proteins nur indirekt. Außerdem sind sie nicht auf jede Art von Zelle und Protein anwendbar. Bisher gab es keine allgemein geeignete Methode, die diese Beschränkungen überwinden konnte.

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut (MPI) für biophysikalische Chemie in Göttingen und am Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology (MRC LMB) in Cambridge (Großbritannien) ist es jetzt gelungen, eine neue Methode zu entwickeln, die sich Trim-Away (übersetzt etwa: wegschneiden) nennt. „Mit Trim-Away ist es erstmals möglich, so ziemlich jedes beliebige Protein in jedem beliebigen Zelltyp abzubauen“, erläutert Melina Schuh, Direktorin am MPI für biophysikalische Chemie. „Es ist sehr einfach anzuwenden und entfernt Proteine in nur wenigen Minuten. Das ist bedeutend schneller als alles, was sich mit CRISPR/Cas oder RNAi erreichen lässt – mit diesen Techniken dauert es typischerweise Stunden bis Tage, bis ein Protein entfernt ist. Das gibt der Zelle Zeit, Wege zu finden, den Verlust zu kompensieren. Das verschleiert manchmal die tatsächlichen Effekte. Außerdem eignen sich CRISPR/Cas und RNAi nicht, um langlebige Proteine und Proteine aus Primärzellen zu untersuchen. Mit Trim-Away können wir diese Lücke nun schließen.“ „Wir können jetzt im Prinzip jede beliebige Zelle aus dem Körper nehmen und Proteine in dieser Zelle schnell zerstören, um die Auswirkungen auf zelluläre Prozesse unmittelbar zu untersuchen“, ergänzt Erstautor Dean Clift.

Die neue Methode nutzt die Fähigkeiten eines zellulären Proteins

Im Zentrum der neuen Methode steht ein Protein, das im Labor von Leo James am MRC LMB entdeckt wurde: Trim21. Trim21 erkennt Antikörper, die an Viren geheftet in die Zelle gelangen. Es bindet an diese Antikörper, markiert den Komplex aus Antikörper und Virus als „Müll“ und übergibt ihn an den zellulären „Müllschlucker“, das Proteasom.

Schuh erkannte, dass diese Fähigkeit von Trim21 ihr dabei helfen konnte, ein Problem zu lösen, auf das sie in ihrer Forschung gestoßen war: Es hatte sich als ausgesprochen schwierig erwiesen, bestimmte Proteine mittels CRISPR/Cas oder RNAi aus Eizellen zu entfernen, da viele dieser Proteine sehr langlebig sind. Schuh wollte Trim21 nun als molekulares Werkzeug nutzen: Gemeinsam mit Clift schleuste sie Antikörper in die Zellen, die nicht gegen ein Virus, sondern gegen ein bestimmtes zelluläres Protein gerichtet waren. Trim21 erkannte den Antikörper und lieferte das von ihm markierte Protein zur Zerstörung an das Proteasom. Innerhalb von Minuten verschwand es aus der Zelle. Diese Ausrichtung von Trim21 auf ein zelleigenes Protein ist das zentrale Prinzip von Trim-Away. „Im Grunde hat uns der Werkzeugkasten der Natur alle notwendigen Komponenten zur Verfügung gestellt. Der Trick war, die richtigen auszuwählen und zu einem System zu kombinieren, das unseren Zwecken dient“, fasst Schuh zusammen.

Weitere Informationen:
www.mpibpc.mpg.de

zurück


© Analytik.bz0.0022299289703369
Letzte Aktualisierung am 14.11.2018
Homepage Ãœbersetzung
Werbung
 
 
 
xpress-Login