Les scientifiques d'UNC développent l'outil optogenetic neuf pour étudier le fonctionnement de différentes protéines

Les Scientifiques à l'Université de l'École de Médecine de la Caroline du Nord ont développé une voie d'inclure les contacts lumière-sensibles dans des protéines de sorte que les chercheurs puissent utiliser des lasers pour manipuler le mouvement et l'activité de protéine dans les cellules vivantes et les animaux.

Utilisant cette technique, l'équipe d'UNC des scientifiques a forcé des protéines hors du noyau de cellules et dans le cytoplasme, où elles pourraient plus ne réaliser leurs travaux. Les chercheurs alors observés en temps réel comme la cellule a répondu à son déficit de personnel ; l'équipe a découvert que les processus cellulaires donnants droit étaient plus dynamiques que précédemment prévus.

Les découvertes, publiées aujourd'hui dans la Biologie Chimique de Nature de tourillon, expliquent la valeur des élans neufs de recherches qui peuvent rapidement sonder le fonctionnement des gènes et des protéines.

« Avant que vous obtenez vos mains sur une souris knockout pour un gène ou une protéine particulier, les cellules qui ont fait s'être déjà adaptées cette protéine à leurs circonstances neuves de avoir un de ses gènes emportés ; tout a changé, » a dit l'auteur supérieur Brian Kuhlman, PhD, professeur des biochimies et de la biophysique. « À l'aide de la lumière, nous pouvons inactiver une protéine instantanément. Nous pouvons la faire dans un type particulier de cellule, à un moment particulier à l'étude. Ceci peut nous donner la définition que nous devons comprendre vraiment le fonctionnement d'une protéine particulière. »

Type, quand les scientifiques veulent se renseigner sur un système biologique (une cellule, un organe, ou un animal), ils apportent une modification et puis observent ce qui se produit. Dans la biologie, ceci est souvent accompli « en frappant à l'extérieur » ou en effaçant un gène particulier. Par exemple, un chercheur intéressé si une protéine est importante dans le cancer pourrait retirer le gène pour cette protéine, et examinent pour voir comment elle affecte la formation de tumeur. Un des problèmes avec cette méthode est qu'il produit une modification permanente, et pour cette raison le système biologique a une occasion de compenser avant que n'importe qui puisse l'étudier.

Kuhlman et ses collègues ont voulu développer une stratégie qui permettrait à des scientifiques de lancer rapidement (ou inactiver) une protéine avec la précision ponctuelle des lasers. L'élan fait partie d'un optogenetics appelé croissant de discipline, où les faisceaux de lumière peuvent agir comme les chaînes de caractères d'un marionnettiste de diriger des activités dans des cellules. Dans cette étude, les chercheurs ont décidé d'employer l'optogenetics pour régler l'activité des protéines en réglant leur emplacement.

Ils ont commencé par une protéine végétale AsLOV2 appelé qui change sa forme en réponse à la lumière. Les chercheurs ont fixé une séquence des acides aminés courte à la protéine AsLOV2 ; cette séquence a timbré la protéine pour le cytoplasme. Dans l'obscurité, ce signe nucléaire d'exportation est demeuré verrouillé fortement dans son « photocage. » Mais quand il a été baigné dans la lumière bleue, il a été relâché et a envoyé des protéines hors du noyau.

Aboutissez l'étude l'auteur Hayretin Yumerefendi, PhD, un boursier post-doctoral dans le laboratoire de Kuhlman, avez fixé cet élément à une protéine fluorescente et avez puis exprimé ces chimères de protéine en cellules de souris. Quand il a regardé la première fois les cellules sous le microscope, il pourrait voir les globes fluorescents rouges minuscules serrés à l'intérieur du noyau. Après Qu'il ait exposé les cellules à une certaine longueur d'onde de la lumière, il a trouvé que les points rouges s'étaient déplacés dans le cytoplasme.

Yumerefendi a alors inclus ces interrupteurs de lampe dans deux protéines LexA appelé et Bre1 qui agissent sur l'ADN et demeurent ainsi normalement au noyau. Dans les deux cas, il a constaté que les protéines se sont déplacées dans le cytoplasme après photoactivation. Ce Qui est plus, il a prouvé que ce mouvement a été accompagné d'une perte dans l'activité de protéine. Yumerefendi et ses collègues étaient étonnés d'apprendre que les cellules se sont adaptées rapidement à leur normale neuve. Par exemple, ils ont constaté que les balises de produit chimique que les bâtons Bre1 sur l'ADN ont disparu dans quelques minutes quand Bre1 a été retiré avec la lumière.

« Une des découvertes principales que nous avons effectuées était que ces processus cellulaires, qui étaient vraisemblablement relativement lents, sont réellement tout à fait dynamiques, » a dit Yumerefendi. « Ils se produisent sur les calendriers qui sont 30 fois plus rapidement ont que précédemment pensé. Notre conclusion met l'accent sur à quel point elle importante est que nous développons des voies neuves d'observer des événements biologiques en temps réel. »

Les Protéines peuvent jouer différents rôles à différents stades de développement, dans différentes parties d'un organisme, et pendant les conditions variées de la maladie. Par Conséquent, les chercheurs planification pour appliquer leur outil optogenetic neuf pour étudier le fonctionnement de différentes protéines et pour examiner comment le « comportement » de ces protéines change selon des les deux temps et espace.

Source : Université de Système de Santé de la Caroline du Nord