利用光遺傳學(xué)技術(shù)使蛋白變得更加穩(wěn)定

根據(jù)最近一項(xiàng)研究，科學(xué)家們開發(fā)出一種新技術(shù)，可以利用光來控制細(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)機(jī)體健康，發(fā)育以及在疾病發(fā)生過程中的作用。

新研究的作者，來自伊利諾伊大學(xué)生物化學(xué)教授Kai Zhang說，傳統(tǒng)意義上控制蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的方法包括添加降解特定蛋白質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)。而通過光遺傳學(xué)的方法，能夠更加有效控制蛋白質(zhì)水平，且沒有毒性。

在早期的光遺傳學(xué)方法中，科學(xué)家對(duì)特定的蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾，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)，可以使用光來穩(wěn)定而非降解目標(biāo)蛋白質(zhì)，” Zhang實(shí)驗(yàn)室的研究生Payel Mondal說。 “這可以在穩(wěn)定癌癥抑制劑方面得到應(yīng)用。”

該新技術(shù)稱為GLIMPSe，通過將稱為degron的短肽序列連接到蛋白上，前者傳遞降解的信號(hào)。光觸發(fā)細(xì)胞除去degron，從而使得蛋白質(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。

作為例證，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：“如果激活激酶，它將促進(jìn)細(xì)胞分化為神經(jīng)元。如果激活磷酸酶，則會(huì)阻止這種分化的發(fā)生。”

“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)谑褂霉庹盏氖侄?，使得蛋白質(zhì)在30分鐘內(nèi)保持穩(wěn)定?！?“該系統(tǒng)的局限性之一是，一旦蛋白質(zhì)得到rescue，我們就無法進(jìn)一步調(diào)控其水平。最終，細(xì)胞還是會(huì)降解蛋白質(zhì)?！?/span>

對(duì)此，研究人員正在努力開發(fā)新技術(shù)，以進(jìn)一步擴(kuò)展其控制能力。