光控工具可用于揭示蛋白质功能的秘密

作者:admin 来源:未知 点击数: 发布时间:2019年05月13日

  加州大学旧金山分校的科学家发了然一种手艺,通过在蓝光映照下将它们分隔,能够切确地,可逆地粉碎特定细胞卵白在微观标准上的感化。研究人员设想了该手艺在细胞生物学研究中的大量使用。

  “后基因组时代的一个挑战是弄清晰特定卵白质在细胞中的感化,以及它们何时何地阐扬感化,这是基因敲除无法实现的,”Torsten Wittmann博士,传授说。在加州大学旧金山分校牙科学院的细胞和组织生物学系。“在这里,我们展现了一种在活细胞内急剧,局部和可逆地灭活特定卵白质的新方式,该当可以或许处理很多这些问题。”

  在2018年1月29日颁发在Nature Cell Biology上的一篇新论文中,Wittmann的团队利用这种新东西初次证明癌细胞迁徙取决于细胞动态骨架成分(称为微管)的发展能力在细胞活动的标的目的上,这一发觉对科学家对细胞迁徙的理解有潜在影响,并有可能开辟出阻断癌症转移的新疗法。

  近年来,生物学家开辟了很多东西,答应他们用光来把持细胞。这些手艺统称为“光遗传学”,最后涉及将特定的光敏卵白质遗传引入脑细胞,让研究人员用光激活细胞。比拟之下,新的光灭活手艺让研究人员能够在任何类型的细胞中对大量分歧的卵白质进行光敏感,并答应它们在严酷节制的细胞区域内快速切换卵白质的功能。使其成为鞭策我们细胞生物学学问的极其强大的东西。

  新手艺依赖于一对叫做LOV2和Zdk1的卵白质,它们在暗中中连系在一路,但在表露在蓝光下时像一对乐高积木一样分隔。(LOV2来自燕麦动物,它涉及向光性 - 动物向光源发展的能力。)通过将这两种卵白质 - 研究人员称之为“光失活元素” - 插入此中的环节布局位点。通过基因工程研究更大的卵白质,研究人员能够将卵白质分成两部门,并在表露于蓝光时变得不活跃。

  在这篇新论文中,该研究的第一作者,博士后研究员Jeffrey van Haren博士利用该手艺研究了微管在细胞挪动能力中的感化。在小细胞肺癌细胞中,研究小组将LOV2和Zdk1插入到卵白质EB1中,这是微管发展的主要调理因子,并表白用蓝光映照细胞的任何部门都能够在映照区域内在几秒钟内减缓微管的发展(见视频)。当灯封闭时,EB1分子也在几秒钟内回到一路,并使微管发展恢复一般。

  Wittmann说,以前,该范畴曾将细胞肌肉肌动卵白细胞骨架视为细胞迁徙的环节要素,可是UCSF团队发觉它们能够通过阻遏细胞发展到迁徙细胞的前沿来逆转细胞的标的目的。在这一发觉的戏剧性展现中,研究人员表白,他们能够通过在虚拟的光笼中环绕它来完全捕捉迁徙的癌细胞。

  “我们相信这种策略对于发生很多其他光灭活卵白很有用,”Wittmann说。“良多细胞卵白质是模块化的,与由非布局化的接头一路束缚大折叠布局域。通过取代这些接头的插入光灭活元件,我们该当可以或许作出任何此类卵白质敏感的光”。

  Wittmann将新光灭活手艺的速度和可逆性与现有的基因敲除方式进行了对比,此中研究人员从细胞或整个动物中消弭特定基因,以研究它们发生的卵白质的功能。但研究人员认为,在这些尝试中卵白质程度可能需要数天或数周才能改变,Wittmann说,这可能会让细胞有时间顺应并改变它们对这些遗传操作的反映。

  “照片失活让我们可以或许及时封闭活细胞中的卵白质,而且比以前愈加空间精确,”Wittmann说。“我但愿这成为任何有乐趣领会这些细小分子机械若何使我们体内每个细胞阐扬感化的人的环节东西。”

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