蛋白質(zhì)或細胞器的空間和時間動態(tài)在控制各種細胞過程和疾病發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。然而，不能實現(xiàn)對細胞內(nèi)不同位置的活動的急性控制。來自Umeå大學(瑞典)和Max Planck分子生理學研究所(德國)的科學家Angewandte Chemie介紹了一種新的化學光遺傳學方法，該方法能夠在活細胞內(nèi)的多個亞細胞區(qū)室內(nèi)實現(xiàn)可調(diào)，可逆和快速的活性控制。 。

       細胞需要對環(huán)境變化進行反應，并在細胞內(nèi)需要平衡的信號級聯(lián)系統(tǒng)。細胞外，細胞表面，細胞膜內(nèi)和細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)協(xié)調(diào)許多微調(diào)信號通路，從而對環(huán)境條件或生物體本身的變化產(chǎn)生適當?shù)姆磻�。細胞過程的時空組織，例如細胞信號傳導，細胞極化和神經(jīng)突向外生長，通常由分子或細胞器的亞細胞分布調(diào)節(jié)。

       當位于不同的亞細胞位置時，單個蛋白質(zhì)可以執(zhí)行不同的功能。一個例子是Rac1蛋白，其控制細胞內(nèi)質(zhì)膜細胞骨架的形狀，但當它定位于細胞核時，它調(diào)節(jié)核形態(tài)。Rac1的核質(zhì)穿梭在腫瘤侵襲中起重要作用。在神經(jīng)元中，沿軸突微管的雙向轉(zhuǎn)運在細胞器的適當亞細胞分布中起關(guān)鍵作用。它的錯誤調(diào)節(jié)涉及神經(jīng)退行性疾病。然而，涉及在不同細胞區(qū)室之間循環(huán)，運輸或穿梭信號分子/細胞器的復雜過程的分析仍然是主要挑戰(zhàn)。

      最近成為Umeå大學化學系教授的Yaowen Wu小組現(xiàn)已開發(fā)出一種名為“多向活動控制(MAC)”的新技術(shù)，該技術(shù)可以對細胞信號傳導過程進行實時研究。研究人員是開發(fā)在受控條件下實時觀察細胞機制的方法的先驅(qū)。他們使用可光活化的雙化學誘導二聚化(pdCID)系統(tǒng)來控制細胞器和蛋白質(zhì)在單個細胞中多個位置的定位。

      該系統(tǒng)結(jié)合了在單個細胞中形成蛋白質(zhì)二聚體的兩種化學反應。其中一個可以通過光控制。

     “我們發(fā)現(xiàn)我們的可光活化和化學誘導的二聚體系統(tǒng)可用于控制細胞器和細胞信號通路在微調(diào)和多層水平上的單個細胞中的功能，這在以前的現(xiàn)有方法中是不可能的。我們結(jié)合了兩個模塊化系統(tǒng)以并行或競爭的方式實現(xiàn)對小分子和光的蛋白質(zhì)或細胞器活動的多方位控制，“Yaowen Wu說，他剛剛在瑞典北部建立了他的新實驗室。

     該研究小組還可以證明，他們的新技術(shù)能夠非�？焖俚卣T導和觀察不同的細胞反應，并使現(xiàn)在的擾動研究成為可能，這是使用傳統(tǒng)遺傳方法無法實現(xiàn)的。