Синтетические физиологи создали новый рецептор, отключенный зеленым светом

Применение света в качестве стимула позволило исследователям управлять поведением клеток в определенных пространствах и в реальном времени и тем самым открыло двери для новых типов экспериментов. Однако этот метод процветал в тех случаях, когда светочувствительные части белка, называемые доменами белка, реагировали на свет, связываясь друг с другом. Связывание активирует передачу сигналов.

Чтобы сигнализация оставалась включенной, исследуемые клетки, ткани или животные должны оставаться на свету. Но постоянное воздействие света сопряжено с риском: обычно наблюдаются обесцвечивание и токсические побочные эффекты света.Каинрат и его коллеги предлагают выход, поскольку они повторно используют светочувствительные домены, которые высвобождают свое взаимодействие в ответ на свет.

Как следствие, исследователи теперь могут оставить свой объект исследования в темноте, чтобы вызвать передачу сигналов, и переместить его на свет в определенный момент времени, чтобы прервать передачу сигналов. Первый автор Стефани Кайнрат объясняет важность исследования: «Наша работа была вдохновлена ​​желанием имитировать биологические сигналы, которые всегда включены, например, те, которые вызывают рост определенных видов рака. С помощью нашего нового инструмента мы также можем быстро отключить такие сигналы. сигналов.

Это позволяет использовать новые подходы как в исследованиях на клетках, так и на животных ».Недавно разработанный инструмент особенно универсален, поскольку он реагирует на свет в зеленой части видимого спектра.

Это возможно, поскольку повторно назначенные домены, называемые доменами, связывающими кобаламин (витамин B12) (CBD), используют витамин B12 для своей световой реакции. Только недавно стало понятно, что витамин B12 необходим не только для функционирования человеческого организма, но также используется бактериями в качестве светового датчика. Каинрат и его коллеги демонстрируют использование этих доменов, связывая их с рецепторным белком позвоночных, называемым рецептором фактора роста фибробластов 1 (FGFR1). Обычно часть этих рецепторов выходит за пределы клетки, где она может захватывать факторы роста фибробластов, заставляя два рецептора связываться друг с другом и активировать передачу сигналов внутри клетки.

Сконструированные оптогенетические белки FGFR1 связываются друг с другом в темноте через CBD и активируют передачу сигналов. Только при зеленом свечении отключается привязка и сигнализация прекращается.

Эксперименты на эмбрионах рыбок данио демонстрируют потенциал этого нового подхода к исследованиям на животных. Эмбрионы рыбок данио, модифицированные для выработки сконструированного рецептора и хранящиеся в темноте, демонстрируют те же дефекты развития, что и эмбрионы, в которых передача сигналов всегда активна, — ситуация, напоминающая человеческие заболевания. Напротив, эмбрионы, которым позволили развиваться в зеленом свете, были нормальными, без каких-либо дефектов развития.

По мнению Мартина Дистеля, соавтора и руководителя группы Детского научно-исследовательского института рака в Вене, рецептор является полезным инструментом для борьбы с онкогенной зависимостью, ахиллесовой пятой некоторых видов рака: «Диссоциация белковых комплексов, опосредованная CBD и контролируемая зеленым светом, является полезный актив в наборе оптогенетических инструментов. Для потенциальных приложений в исследованиях рака можно подумать об онкогенной зависимости. Аберрантная активация сигналов, таких как те, которые связаны с FGF, теперь может быть быстро отключена извне с помощью света, чтобы исследовать последствия для поведения клеток. "Харальд Яновьяк и его группа работают в новой области синтетической физиологии, которая решает сложные биологические проблемы с подходом «построить это так, чтобы понять это».

Стефани Кайнрат присоединилась к программе докторантуры IST Austria в 2015 году. Сдав квалификационный экзамен в декабре 2016 года, Стефани теперь занимается исследованиями для получения докторской степени в группе Харальда Яновьяка.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *