p Em nossos corpos, proteínas realizam quase todos os processos essenciais, e o mau funcionamento das proteínas causa muitas doenças. Para estudar a função de uma proteína, os pesquisadores o removem da célula e, posteriormente, analisam as consequências. Os dois métodos que eles normalmente podem usar atualmente são a edição do genoma por CRISPR / Cas, e interferência de RNA. Eles agem no nível do DNA ou RNA, respectivamente. Contudo, sua influência nas quantidades de proteína é indireta e leva tempo. Cientistas da Alemanha e do Reino Unido agora apresentam um novo método, chamado Trim-Away, o que torna possível esgotar direta e rapidamente uma proteína de qualquer tipo de célula. Como o Trim-Away pode distinguir entre diferentes variantes de uma proteína, também abre novos espaços para a terapia de doenças. p Em cada célula viva, muitos milhares de proteínas estão em ação. Seu repertório compreende desde catalisar reações bioquímicas até moldar a superfície de uma célula ou enviar e receber sinais. Proteínas com mau funcionamento causam várias doenças, incluindo câncer e neurodegeneração. Portanto, é de grande interesse para os biólogos moleculares entender como as proteínas agem em seu ambiente natural - a célula.

p Para investigar a função de uma proteína, uma das estratégias mais importantes é removê-lo da célula e estudar os efeitos nos processos celulares. Para esgotar uma proteína, pesquisadores têm duas técnicas principais em mãos:edição do genoma por CRISPR / Cas, e interferência de RNA (RNAi). Ao alvejar o DNA ou RNA de uma célula, respectivamente, eles cortam com eficiência a produção de uma proteína. Contudo, esses métodos afetam as quantidades de proteínas apenas indiretamente e não são aplicáveis ​​a todos os tipos de células e proteínas. Até agora, não havia técnica universalmente aplicável disponível que pudesse superar essas limitações.

p Cientistas do Instituto Max Planck de Química Biofísica em Göttingen (Alemanha) e do Laboratório MRC de Biologia Molecular em Cambridge (Reino Unido) conseguiram desenvolver um novo método, denominado Trim-Away. "Com o Trim-Away, é possível, pela primeira vez, atingir diretamente quase qualquer proteína em qualquer tipo de célula, "afirma Melina Schuh, Diretor do MPI de Química Biofísica. "É muito simples de usar e remove proteínas em minutos. Isso é muito mais rápido do que qualquer coisa que você pode conseguir com a edição do genoma ou RNAi - com essas técnicas, normalmente leva muitas horas ou mesmo dias para esgotar uma proteína. Isso dá à célula tempo para desenvolver mecanismos para compensar a perda, que às vezes mascara os efeitos reais. Além disso, edição de genoma e RNAi são inadequados para estudar proteínas de longa vida ou proteínas em células primárias. Com Trim-Away, agora podemos fechar essa lacuna. "" Agora podemos pegar basicamente qualquer célula do corpo e destruir rapidamente as proteínas dentro desta célula, permitindo-nos estudar imediatamente os efeitos nos processos celulares, "adiciona o primeiro autor Dean Clift.

p Explorando as habilidades de uma proteína celular

p No centro da nova técnica está uma proteína que foi descoberta no laboratório de Leo James no MRC LMB:Trim21. Trim21 reconhece anticorpos que entram na célula ligados aos vírus. Ele se liga a esses anticorpos, marca o complexo anticorpo-vírus como "lixo", e passa para a "rampa de lixo" da célula, o proteassoma. Schuh percebeu que essa capacidade do Trim21 pode ajudá-la a superar um problema que ela vinha enfrentando em sua pesquisa:havia se provado extremamente difícil esgotar proteínas específicas dos óvulos por edição de genoma ou RNAi, já que muitas proteínas nessas células têm vida muito longa. Schuh agora queria usar Trim21 como uma ferramenta molecular:Junto com Clift, ela introduziu anticorpos nos óvulos que foram direcionados contra uma proteína celular específica, em vez de ser direcionado contra vírus. Trim21 reconheceu o anticorpo e entregou a proteína ligada ao anticorpo ao proteassoma para destruição. Em minutos, a proteína desapareceu da célula. Este redirecionamento de Trim21 para a proteína de interesse é o princípio central do Trim-Away. "Basicamente, A caixa de ferramentas da natureza nos forneceu todos os componentes de que precisávamos. O truque era escolher os corretos e combiná-los em um sistema que funcionasse para o nosso propósito, "Schuh resume.

p Uma dificuldade era que muitos tipos de células não têm quantidades suficientes de Trim21 para lidar com a tarefa de remover toda a proteína ligada ao anticorpo. Os pesquisadores superaram esse problema entregando proteína Trim21 adicional na célula junto com o anticorpo. Um pequeno "choque elétrico" fez a célula absorver as proteínas. "Quando identificamos o Trim21 pela primeira vez como um receptor de anticorpo há mais de dez anos e, subsequentemente, mostramos como ele destrói proteínas virais de maneira eficiente, percebemos que ele poderia ser uma ferramenta poderosa se reavaliado contra proteínas celulares. No entanto, os resultados são ainda mais notáveis ​​do que poderíamos ter imaginado, "Diz James. Isso também se aplica à aplicabilidade do Trim-Away a proteínas de longa vida e células primárias, que são células retiradas diretamente de um tecido.

p Outra aplicação é em macrófagos, um tipo de glóbulo branco:"Os macrófagos são completamente inacessíveis à edição do genoma ou RNAi porque são particularmente bons no reconhecimento de DNA e RNA estranhos, que são componentes centrais dessas técnicas ", James explica. "Com o Trim-Away, agora é possível esgotar as proteínas dos macrófagos para estudar sua função neste tipo específico de célula."

p Destruindo variantes de proteínas causadoras de doenças

p Uma característica do Trim-Away é que ele pode tirar proveito da notável especificidade dos anticorpos, que pode não apenas distinguir entre proteínas diferentes, mas também entre duas variantes diferentes da mesma proteína. Essas variantes desempenham papéis importantes em muitas doenças. Um exemplo importante é a doença de Huntington, um distúrbio neurodegenerativo hereditário causado por uma mutação em uma das duas cópias do gene que codifica a proteína huntingtina de um indivíduo. Os cientistas mostraram que o Trim-Away pode ser usado para remover a variante causadora de doenças da huntingtina de células de cultura de tecidos, deixando a variante "normal" ilesa. "Claro, fazer isso funcionar em cultura de células é algo completamente diferente de curar a doença, "Schuh enfatiza." A aplicação terapêutica ainda está distante. Mas nosso trabalho pode abrir novos caminhos para o tratamento de doenças com anticorpos no futuro. "