Новые химические инструменты с управлением светом контролируют процессы в живых клетках

Исследователи из Университета Умео разработали новые усовершенствованные инструменты с управлением светом, которые обеспечивают точный контроль над белками в реальном времени в живых клетках. Это открывает новые методы изучения сложных процессов в клетках и может привести к значительным достижениям в медицине и синтетической биологии.

"Клеточные процессы сложны и постоянно меняются в зависимости от того, когда и где в клетке они происходят. Наш новый химический инструмент со световыми переключателями облегчит контроль процессов в клетке и изучение её функционирования в реальном времени. Мы также можем определять, где производить такие регуляции, с разрешением в микрометры внутри клетки или ткани", — говорит профессор Яовен Ву.

Традиционные генетические методы, такие как CRISPR-Cas9, часто работают в более длительных временных масштабах и могут привести к адаптации клеток, а также им не хватает пространственной и временной точности.

Для решения этих проблем появились хемо-оптогенетические системы, которые объединяют химические молекулы, оптику и генетически модифицированные белки для точного контроля активности белков с помощью светочувствительных малых молекул.

Ранее лаборатория Ву представила системы на основе молекулярного клея, который сближает два белка, изменяя локализацию или активность белка. Эти клеи активируются или деактивируются светом. Однако у этих инструментов были ограничения в использовании и недостаточная фото- и химическая стабильность.

В двух новых публикациях в журналах Angewandte Chemie International Edition и Chemistry—A European Journal исследователи из лаборатории Ву разработали инструменты следующего поколения на основе фотопереключаемых молекулярных клеев.

Благодаря модифицированному молекулярному дизайну эти молекулярные клеи можно включать или выключать, как световой переключатель, с помощью света определённых длин волн. Это позволяет проводить множественные циклы активации, в которых два разных состояния либо способствуют, либо подавляют функцию белка.

"Новый модульный дизайн обеспечивает огромную универсальность системы с адаптируемыми свойствами и большей стабильностью", — говорит сотрудник-исследователь Джун Чжан.

"В наших экспериментах мы смогли продемонстрировать точный контроль над несколькими процессами в клетке, включая функцию и локализацию белка, позиционирование органелл и уровни белка", — говорит постдок Лаура Херцог.