Ein Forschungsteam des Zentrums für Genomregulation in Barcelona und der Universität Cambridge hat erstmals eine Technik zur präzisen Regulierung des Proteinspiegels in verschiedenen Geweben lebender Tiere entwickelt. Diese Technik ermöglicht die genaue Steuerung des Spiegels spezifischer Proteine ​​über die gesamte Lebensspanne des Tieres und bietet somit ein neues Werkzeug zur Erforschung von Alterungs- und Krankheitsmechanismen. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *Nature Communications* veröffentlicht.

Das Team testete diese Proteinregulationstechnik, das sogenannte „Dual-Channel“-Auxin-induzierte Abbau-System, erfolgreich im Darm und in den Neuronen des Modellorganismus *Caenorhabditis elegans*. Diese Methode stellt eine deutliche Verbesserung des bestehenden AID-Systems dar und ermöglicht die gleichzeitige und feinabgestimmte Kontrolle des Spiegels gleicher oder unterschiedlicher Proteine ​​in unabhängigen Geweben durch die Kombination zweier TIR1-Enzymvarianten, die durch verschiedene Auxinverbindungen aktiviert werden.

Der leitende Autor der Studie, Dr. Nicholas Straussrup vom Zentrum für Genomregulation, erklärte: „Um die Feinheiten biologischer Prozesse zu verstehen, muss man manchmal die Konzentration eines Proteins halbieren, manchmal nur vierteln. Die bisherigen Technologien konzentrierten sich jedoch auf die Eliminierung eines Proteins. Wir wollten Proteine ​​wie die Lautstärke eines Fernsehers steuern können, und jetzt können wir ganz neue Fragen stellen.“ Diese Technologie zur Proteinregulation aktiviert den Abbauprozess, indem sie spezifische Abbaumarkierungen an das Zielprotein anfügt und dem Tier anschließend eine auxinhaltige Nahrung verabreicht. Die Forscher modifizierten das Enzym TIR1 gentechnisch so, dass es nur in bestimmten Geweben exprimiert wird und so eine gewebespezifische Regulierung des Proteinspiegels erreicht. Darüber hinaus überwand das Team die Herausforderung, dass das ursprüngliche System in Fortpflanzungsgeweben versagte, sodass es nun im gesamten Körper, einschließlich der Keimzellen, eingesetzt werden kann.

„Dies zu erreichen, war eine beträchtliche ingenieurtechnische Herausforderung“, sagte Dr. Jeremy Vincencio, Koautor der Studie und Postdoktorand am Zentrum für Genomregulation. „Wir mussten verschiedene Kombinationen synthetischer Schalter testen, um die optimale Kombination zu finden, die sich nicht gegenseitig beeinflusst. Diese Hürde haben wir nun gemeistert und können zwei verschiedene Proteine ​​gleichzeitig mit erstaunlicher Präzision steuern. Dies ist ein leistungsstarkes Werkzeug, von dem wir hoffen, dass es Biologen weltweit neue Möglichkeiten eröffnet.“ Dr. Straussrup betonte, dass diese Technologie zur Proteinregulation besonders wichtig für die Untersuchung systemischer Prozesse mit Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Geweben ist, wie beispielsweise dem Altern. Sie ermöglicht es Wissenschaftlern, die unterschiedlichen Auswirkungen spezifischer Proteine ​​auf Lebensdauer und Funktion in verschiedenen Geweben zu erforschen und zu untersuchen, wie subtile Veränderungen auf molekularer Ebene im Laufe der Zeit im Körper weitergegeben werden. Diese Technologie wird voraussichtlich eine Reihe neuer Experimente ermöglichen, die mit bestehenden Methoden schwer durchzuführen sind, und unser Verständnis der molekularen Mechanismen von Lebensprozessen vertiefen.

Weitere Informationen: Veröffentlicht in: Nature Communications (2025). Zeitschrifteninformationen: Nature Communications