Нові світлорегульовані хімічні інструменти контролюють процеси в живих клітинах

January 31, 2025

 Дослідницька група з Університету Умео розробила нові вдосконалені інструменти, керовані світлом, які дозволяють точно контролювати білки в реальному часі в живих клітинах. Це революційне дослідження відкриває двері до нових методів вивчення складних процесів у клітинах і може прокласти шлях до значного прогресу в медицині та синтетичній біології.

"Клітинні процеси є складними і постійно змінюються залежно від того, коли і де в клітині вони відбуваються. Наш новий хімічний інструмент зі світловими перемикачами дозволить легше контролювати процеси в клітині і вивчати, як вона функціонує в режимі реального часу. Ми також зможемо визначати, де саме в клітині чи тканині відбувається таке регулювання з роздільною здатністю до мікрометрів", - розповідає Яовен Ву, професор кафедри хімії Університету Умео.

 

Складна хореографія того, що відбувається в клітині, базується на точному розподілі та взаємодії білків у часі та просторі. Контроль функції білків або генів є наріжним каменем сучасних біологічних досліджень. Однак традиційні генетичні методи, такі як CRISPR-Cas9, часто працюють у більш тривалому часовому проміжку, що ризикує спричинити адаптацію клітин. Крім того, їм бракує просторової та часової точності, необхідної для вивчення високодинамічних клітинних процесів.

Для вирішення цих проблем з'явилися так звані хіміко-оптогенетичні системи, які стали потужним інструментом. Ці системи поєднують хімічні молекули, оптику та генетично модифіковані білки для точного контролю активності білків у певних місцях клітин за допомогою світлочутливих малих молекул. Лабораторія професора Яовен Ву знаходиться на передньому краї розробки хіміко-оптогенетичних систем.

 

Раніше лабораторія Яовен Ву представила системи, засновані на типі молекулярного клею. Вони працюють шляхом зближення двох білків, щоб змінити локалізацію або активність білка. Молекулярні клеї активуються або дезактивуються під дією світла шляхом видалення або розщеплення світлочутливої групи. Хоча ці інструменти представляють значний прогрес, вони мають обмеження у використанні та недостатню фото- і хімічну стабільність.

 

У двох нових публікаціях, відібраних як гарячі статті в журналах Angewandte Chemie International Edition та Chemistry - A European Journal, дослідники з лабораторії Ву розробили нове покоління хемооптогенетичних інструментів на основі молекулярних клеїв, що перемикаються за допомогою світла. Вони покращують попередні системи та долають обмеження. Завдяки модифікованому молекулярному дизайну ці молекулярні клеї можна вмикати та вимикати, як вимикач, за допомогою світла певної довжини хвилі, що дозволяє здійснювати кілька циклів активації, де два різні стани або сприяють, або пригнічують функцію білка.

 

«Нова модульна конструкція забезпечує надзвичайну універсальність системи з адаптивними властивостями та більшою стабільністю», - говорить Цзюнь Чжан, науковий співробітник хімічного факультету Університету Умео.

 

«У наших експериментах ми змогли продемонструвати точний контроль над кількома процесами в клітині, включаючи функцію і локалізацію білка, позиціонування органел і рівень білка», - говорить Лаура Херцог, постдокторський науковий співробітник хімічного факультету Університету Умео.

Джерело:

Umea University

Набір на навчання (синій)_2015Регіональні навчальні заклади (синій)Захисти дисертацій

Натисніть «Подобається», щоб читати
новини НУБіП України в Facebook