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著名學者Nature子刊發表全新蛋白敲減技術

日期:2014-03-24 09:01:34

 

人們通常在DNARNA水平上敲減(knock down)基因表達。現在,加拿大英屬哥倫比亞大學的研究團隊開發了一種新技術,該技術利用細胞的垃圾處理系統,可實現快速可逆的蛋白水平敲減。這項發表在Nature Neuroscience雜志上的研究,為開發新藥治療神經退行性疾病開辟了新的途徑。

 

這篇文章的第一作者是Shelly (Xuelai) Fan,資深作者是加拿大皇家學會的院士王玉田教授。研究團隊構建的靶向性多肽擁有三個結構域:允許多肽穿過血腦屏障的膜滲透結構域、與目標蛋白特異性結合的結構域、和引導溶酶體對多肽-蛋白進行降解的結構域。

 

研究顯示,這一系統能夠特異性降解神經元中的活性蛋白,簡單控制敲減的程度和時間。研究人員為了驗證這一系統,敲減了與突觸可塑性有關的突觸后致密蛋白95;涉及帕金森癥等神經退行性疾病的α-synuclein;以及中風激活的DAPK1。研究人員介紹道,這一系統可以用來降解任何細胞質蛋白。

 

研究團隊通過靜脈注射將多肽注入大鼠中風模型,成功在受損的大腦區域特異性敲減了DAPK1的水平,減少了血液供給受阻造成的組織死亡。“這是首次實現只在疾病影響區域下調一種蛋白的水平,”Fan說。“因為我們的多肽只與激活后的DAPK1結合。”

 

DNAmRNA介導的敲減,無法實現這種活性依賴的特異性,研究人員解釋道。而且多肽靶向系統作用更快,可以在兩小時以內出結果。此外與基因或siRNA敲減法相比,多肽系統不那么容易受到體內其他因素的影響。

 

研究人員指出,與絕大多數通過蛋白酶體降解的策略不同,新方法不需要基因操作。蛋白敲減大多需要病毒載體,不利于推廣到臨床應用。“我們的方法很適合臨床使用,”Fan說。“目前我們實驗室正在開發新多肽,準備敲減亨廷頓舞蹈癥和前列腺癌的相關蛋白。”

 

不過在這一技術應用于臨床之前,研究人員還面臨著一些挑戰。“最大的問題在于,多肽進入人體后往往不那么穩定,因此為了保持效果就必須反復用藥,”Fan說。“另一個問題是,我們還不能完全保證這種多肽是否只結合預定目標。不過與小分子相比,多肽-蛋白的結合一般更具特異性。到目前為止,我們還沒有觀察到任何脫靶效應。”

 


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