新方法使用光來穩(wěn)定蛋白質(zhì)進(jìn)行研究

研究人員開發(fā)了一種新技術(shù)，該技術(shù)使用光來控制細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的壽命。這種方法將使科學(xué)家更好地觀察特定蛋白質(zhì)如何促進(jìn)健康，發(fā)育和疾病。

負(fù)責(zé)這項(xiàng)新研究的伊利諾伊大學(xué)生物化學(xué)教授張凱說，以前控制蛋白質(zhì)水平的技術(shù)包括添加能降解特定蛋白質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)。使用光，一種方法被稱為光遺傳學(xué)，就是要控制更高效，無毒的方式蛋白水平，張說。

張說，在早期的光遺傳學(xué)方法中，科學(xué)家修飾了特定的蛋白質(zhì)，從而使光照射到細(xì)胞上會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)分解。

“我們想開發(fā)一種系統(tǒng)，您可以使用光來穩(wěn)定而不是降解目標(biāo)蛋白質(zhì)，” Zhang實(shí)驗(yàn)室的研究生Payel Mondal說。“這可以在想要穩(wěn)定癌癥抑制劑的癌癥中得到應(yīng)用。”

蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的活化方式不同。研究人員希望確保他們的方法能夠?qū)θ魏胃信d趣的蛋白質(zhì)起作用。

該團(tuán)隊(duì)的新技術(shù)稱為GLIMPSe，涉及將稱為degron的短肽序列連接至靶標(biāo)蛋白，該蛋白向細(xì)胞發(fā)出信號(hào)以使其降解。光觸發(fā)細(xì)胞除去德格隆，從而拯救蛋白質(zhì)免于降解。這項(xiàng)技術(shù)使科學(xué)家能夠研究當(dāng)細(xì)胞中存在或不存在某種蛋白質(zhì)時(shí)，或者當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)以較低和較高的水平存在時(shí)會(huì)發(fā)生什么。

研究人員修飾了兩種蛋白質(zhì)：一種激酶和一種磷酸酶。

張說：“如果激活該激酶，它將指導(dǎo)細(xì)胞分化為神經(jīng)元細(xì)胞系。” “如果激活磷酸酶，它將阻止這種分化。”

孟德爾說：“我們證明了使用光可以控制兩種不同類型蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。” “我們?cè)谑褂脽舻?0分鐘內(nèi)看到了蛋白質(zhì)的穩(wěn)定。”

張說：“該系統(tǒng)的局限性之一是，一旦蛋白質(zhì)被拯救，我們將無法進(jìn)一步控制其水平。” “最終，細(xì)胞將降解蛋白質(zhì)。”

研究人員正在努力開發(fā)新技術(shù)，以進(jìn)一步擴(kuò)展其控制范圍。

這些發(fā)現(xiàn)是與伊利諾伊大學(xué)比較生物科學(xué)教授，該論文的合著者Jing Yang長期合作的結(jié)果。

張說：“我們開始研究胚胎的發(fā)育，楊教授對(duì)德貢的工作方式進(jìn)行了非常詳細(xì)的研究。” “通過將胚胎發(fā)育與合成生物學(xué)聯(lián)系起來，我們創(chuàng)造了新的工具。”