西班牙巴塞羅那基因組調控中心和英國劍橋大學團隊首次在活動物體內，對不同組織中的蛋白質水平進行了“音量式”調控：將蛋白質含量像調節(jié)音量一樣“調高”或“調低”，且具備高度可控性。他們的方法能夠在動物整個生命周期內使用，對研究衰老等全身系統(tǒng)性過程具有重要意義，有助科學家深入理解衰老和疾病的分子基礎。相關論文12日發(fā)表于《自然·通訊》雜志。
研究團隊在模式生物秀麗隱桿線蟲的腸道、神經元等組織中驗證了這一方法。
衰老依賴于身體不同器官之間的長期、持續(xù)互動。傳統(tǒng)基因操作技術只能讓蛋白質產生或消失，難以分辨同種蛋白質在不同組織中的差異作用。缺乏按組織、按劑量、按時間、貫穿生命周期的調控手段，因此難以深入理解身體各部分如何推動衰老，如何彼此溝通，以及分子層面微小擾動如何隨時間在全身擴散。
此次，團隊在現有生長素誘導降解系統(tǒng)（AID系統(tǒng)）的基礎上進行了改造。傳統(tǒng)AID系統(tǒng)通過在目標蛋白上添加一個“降解標簽”，然后利用TIR1酶在植物激素生長素存在時選擇性降解該蛋白。去除生長素后，蛋白質會重新出現，因此被廣泛應用于細胞和模式生物研究。
在此基礎上，團隊工程化改造了多個版本的TIR1酶和降解標簽，并在十萬余條線蟲中進行系統(tǒng)測試，最終開發(fā)出一種更靈活的“雙通道”AID系統(tǒng)。與傳統(tǒng)方法不同，新系統(tǒng)不僅能控制蛋白質是否存在，還能調節(jié)其剩余量，指定調控發(fā)生的位置與時間，同時不影響動物的正常進食、運動和生長。
這一系統(tǒng)的關鍵創(chuàng)新在于，將兩種由不同生長素化合物激活的TIR1酶分別置于不同組織中，從而能夠獨立調控同一蛋白在腸道和神經元中的含量，甚至能夠同步調控兩種不同蛋白，為研究多組織協同過程提供了新工具。
【總編輯圈點】
作為生命世界里不可或缺的大分子，蛋白質是人體內各種細胞和組織的重要組成部分，與生命活動息息相關，是構建和維持生命活動的核心物質。在活體動物內，精確調控多組織蛋白質水平，相當于在動物體內安裝了一套智能的“蛋白質遙控器”。這意味著科學家可以更深入地研究和掌握蛋白質在復雜生命系統(tǒng)中的作用。比如，觀察某種蛋白質如何影響人類的衰老和疾病發(fā)展。這將為抗衰老研究和精準醫(yī)療奠定更加堅實的技術基石。
