奥地利科学院 表达数百种不同绿色荧光蛋白融合蛋白的细胞库 到目前为止，科学家通常通过使用荧光标签一次标记和跟踪一种蛋白质来研究蛋白质的变化及其在细胞中的作用
这种方法限制了可以研究的蛋白质数量，排除了不偏不倚的发现方法
奥地利科学院分子医学研究中心CeMM的研究人员现已开发出一种高度可扩展的方法，可以并行研究数百种蛋白质，以监测它们在细胞中的水平和定位的变化
这一新策略是一个显著的贡献，不仅对未来治疗疾病如癌症的药物开发，而且对我们对蛋白质组动力学的一般理解和知识
他们的发现现已发表在著名的科学杂志《基因组研究》上
蛋白质是细胞中的大分子，它们是身体组织和器官的结构、功能和调节所必需的
它们几乎负责细胞生命的每一项任务，并且可以像它们所服务的功能一样多样化
蛋白质水平及其在细胞内的定位调节许多细胞过程的重要方面，并且可以成为药物治疗的重要目标
例如，可以通过治疗干预、通过影响细胞中蛋白质产生和降解的药物来增加或减少蛋白质的丰度
蛋白质也可以在不同的细胞间移动，从而改变它们的功能
其他蛋白质可能会在外界刺激下结合到不同的位置，例如发生脱氧核糖核酸损伤的区域
传统上，科学家使用荧光标签来标记单个蛋白质，并研究它们在细胞中的作用
一种绿色荧光蛋白(GFP)融合在他们想研究的某个蛋白质的一端
然后这种融合蛋白在细胞中表达，通过荧光显微镜他们可以观察到表达标记蛋白的细胞
这种方法允许对单一蛋白质以时间分辨的方式研究许多扰动，如不同的药物剂量
相比之下，质谱不适合研究和监测蛋白质组上的这些细胞扰动，蛋白质组是蛋白质的完整补充，在特定时间点以不偏不倚的方式在高度可扩展的水平上
来自CeMM首席研究员斯蒂芬·库比切克团队的安德里亚斯·瑞切尔和安娜·科伦开发了一种新策略，这种策略第一次允许平行观察和表征大量蛋白质的这些变化
这种方法不仅可以用来描述和更好地理解某些已知药物在细胞中的作用，还可以通过影响和调节细胞中的蛋白质水平或定位来发现新的药物治疗方法
CeMM的研究人员设计了一种方法来克服基于CRISPR-CAS9的内含子标记的瓶颈:需要开发一种方法来阐明整个蛋白质组或其实质部分，而不是一次只显示一个蛋白质
为了克服这个问题，CeMM的研究人员设计了一种方法来产生含有数百种标记蛋白质的细胞池，在每个细胞中，不同的蛋白质被绿色荧光蛋白标记
这些细胞池暴露于BRD4的PROTAC化学降解物，BRD4是一种转录调节剂，在胚胎发生和癌症发展过程中起着关键作用
然后，研究人员使用延时显微镜观察细胞池中任何标记蛋白的水平或亚细胞定位是否有任何变化，以响应所应用的治疗
重要的是，他们应用的CRISPR-Cas9标记策略使他们能够通过使用整个细胞池的原位测序来识别哪些蛋白质改变了定位
因此，他们确认了这些药物的已知靶点，但也揭示了意想不到的变化
特别是对于BRD4信号的干扰，他们能够报告六种蛋白质的定位变化，这些变化以前没有被任何其他高通量方法识别
最后，他们还表明，该方法揭示了预期的和新的蛋白质定位变化，作为对批准的癌症药物甲氨蝶呤治疗的响应
CeMM首席研究员斯特凡·库比切克解释说:“我们的研究描述了一种技术，这种技术不仅首次将内含子标记应用于基因库，而且在所有三个步骤——内含子标记、细胞成像和原位测序——中都进行了显著优化，以最有效的方式实现这一过程
这种应用于化学文库和候选分子的方法对于开发和深入表征药物特别有效，包括诱导和抑制蛋白质-蛋白质相互作用和化学降解
所述策略将潜在地加速药物发现，并对全球和亚细胞蛋白质组动力学的研究产生巨大影响
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