Изследователи са открили за първи път начин да контролират нивата на протеини в различни тъкани на цяло, живо животно. Методът позволява на учените да регулират нивата на протеини с голяма прецизност през целия живот на животното, технологичен напредък, който може да им помогне да изучават молекулярните основи на стареенето и болестите.

Методът е успешно тестван от изследователи от Центъра за геномна регулация в Барселона и Университета в Кеймбридж - те успяват да контролират количеството протеин, присъстващо в червата и невроните на нематодния червей Caenorhabditis elegans. Техните открития са описани в списание Nature Communications.

Потенциално въздействие върху изследванията на стареенето и болестите

Проучването проправя пътя за проектиране на напълно нови експерименти, които бяха невъзможни за провеждане със сегашните техники, като например разбиране колко протеин е необходим за поддържане на добро здраве или проследяване на това как малки смущения в протеин в една тъкан могат да се разпространят по целия организъм.

„Нито един протеин не действа сам. Нашият нов подход ни позволява да изучаваме как множество протеини в различни тъкани си сътрудничат, за да контролират как организмът функционира и старее“, обяснява д-р Никълъс Страуструп (Nicholas Stroustrup), изследовател в Центъра за геномна регулация и старши автор на статията.

Новият метод ще има особено важни последици за изучаването на системни процеси в целия организъм, като стареенето, които се формират от постоянни взаимодействия между различни органи. Ако даден протеин влияе върху продължителността на живота по различни начини в различните части на тялото, традиционните методи не винаги могат да разделят тези ефекти, използвайки типични експерименти с гени.

Тази липса на прецизен, доживотен, тъканно-тъканен контрол затруднява изучаването как различните части на организма ни задвижват стареенето, как си взаимодействат и как фините молекулярни промени се разпространяват през целия организъм с течение на времето. Според авторите на изследването, това, което досега е липсвало, е финес и калибриране.

Как работи двуканалната AID системата

„За да разкрием нюансите в биологията, понякога е необходима половината от концентрацията на протеин тук и една четвърт там, но всичко, което имахме досега, са техники, насочени към унищожаване на протеини. Искахме да можем да контролираме протеините, както както се увеличава или намалява звука на телевизор, а сега можем да задаваме всякакви нови въпроси“, обяснява д-р Страуструп.

Техниката е адаптация на съществуваща технология, която произхожда от растителната биология. Растенията използват хормон, наречен ауксин, за да контролират растежа си.

Изследователи, работещи с дрожди, са създали популярен лабораторен инструмент, наречен ауксин-индуцируема дегронова система, известен още като AID система.

Действа чрез маркиране на протеин с етикет, известен още като дегрон. Ензим, наречен TIR1, разпознава дегрона и разрушава протеина, но само когато присъства ауксин. Премахнете растителния хормон и протеинът се връща.

От откриването си, AID системата се е превърнала в широко използван инструмент в клетките и моделните организми за бърз, обратим контрол на протеините.

Сега, чрез разработване на различни версии на ензима TIR1 и дегроните и тестването им върху повече от сто хиляди нематоди, изследователите са създали по-нова, по-гъвкава версия, която те наричат ​​„двуканална“ AID система.

Вместо да включва или изключва протеините, техниката позволява на учените да контролират колко от даден протеин остава, къде в тялото се контролира и кога се случва промяната. През цялото това време животното продължава да живее нормално: да се храни, да се движи и да расте, докато системата тихо регулира нивата на протеините в тъканите на тялото му

Справка: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-66347-x

Източник: Plant hormone allows lifelong control of proteins in living animal for first time, Center for Genomic Regulation