Os cientistas de UNC desenvolvem a ferramenta optogenetic nova para estudar a função de proteínas diferentes

Os Cientistas na Universidade da Faculdade de Medicina de North Carolina desenvolveram uma maneira de encaixar interruptores luz-responsivos em proteínas de modo que os pesquisadores pudessem usar lasers para manipular o movimento e a actividade da proteína dentro das pilhas vivas e dos animais.

Usando esta técnica, a equipe de UNC dos cientistas forçou proteínas fora do núcleo de pilha e no citoplasma, onde poderiam já não fazer seus trabalhos. Os pesquisadores olhados então no tempo real como a pilha respondeu a seu défice dos pessoais; a equipe descobriu que os processos celulares resultantes eram mais dinâmicos do que esperados previamente.

Os resultados, publicados hoje na Biologia Química da Natureza do jornal, demonstram o valor das aproximações novas da pesquisa que podem ràpida sondar a função dos genes e das proteínas.

“Antes que você obtem suas mãos em um rato do KO para um gene ou uma proteína particular, as pilhas que tiveram essa proteína se adaptado já a suas circunstâncias novas de ter um de seus genes levados embora; tudo mudou,” disse autor Brian superior Kuhlman, PhD, professor da bioquímica e da biofísica. “Usando a luz, nós podemos neutralizar uma proteína instantaneamente. Nós podemos fazê-la em um tipo específico de pilha, em um momento específico durante o processo de desenvolvimento. Isto pode dar-nos a definição que nós precisamos de compreender verdadeiramente a função de uma proteína particular.”

Tipicamente, quando os cientistas querem aprender sobre um sistema biológico (uma pilha, um órgão, ou um animal), fazem uma mudança e observam então o que acontece. Na biologia, isto é realizado frequentemente “batendo para fora” ou suprimindo um gene específico. Por exemplo, um pesquisador interessado dentro se uma proteína é importante no cancro pôde remover o gene para essa proteína, e olha para ver como afecta a formação do tumor. Um dos problemas com este método é que cria uma mudança permanente, e conseqüentemente o sistema biológico tem uma possibilidade compensar antes que qualquer um possa a estudar.

Kuhlman e seus colegas quiseram desenvolver uma estratégia que permitisse que os cientistas activassem ràpida (ou para neutralizar) uma proteína com a precisão pontual dos lasers. A aproximação é parte de uma disciplina crescente chamada optogenetics, onde os feixes de luz podem actuar como as cordas de um apresentador de marionetas para dirigir actividades dentro das pilhas. Neste estudo, os pesquisadores decidiram usar o optogenetics para controlar a actividade das proteínas controlando seu lugar.

Começaram com uma proteína de planta chamada AsLOV2 que muda sua forma em resposta à luz. Os pesquisadores anexaram uma seqüência de ácido aminado curto à proteína AsLOV2; esta seqüência carimbou a proteína para o citoplasma. Na obscuridade, este sinal nuclear da exportação permaneceu fechado firmemente em seu “photocage.” Mas quando foi banhado na luz azul, foi liberado e enviou proteínas fora do núcleo.

Conduza o estudo autor Hayretin Yumerefendi, PhD, um companheiro pos-doctoral no laboratório de Kuhlman, fundiu esta construção a uma proteína fluorescente e expressou então estas quimeras da proteína em pilhas do rato. Quando olhou primeiramente as pilhas sob o microscópio, poderia ver as esferas fluorescentes vermelhas minúsculas aglomeradas dentro do núcleo. Depois Que exps as pilhas a um determinado comprimento de onda da luz, encontrou que os pontos vermelhos tinham viajado no citoplasma.

Yumerefendi encaixou então estes interruptores da luz em duas proteínas chamadas LexA e Bre1 que actuam no ADN e assim residem normalmente no núcleo. Em ambos os casos, encontrou que as proteínas viajaram no citoplasma após o photoactivation. O Que é mais, mostrou que este movimento estêve acompanhado de uma perda na actividade da proteína. Yumerefendi e seus colegas foram surpreendidos aprender que as pilhas se adaptaram rapidamente a seu normal novo. Por exemplo, encontraram que as etiquetas do produto químico que as varas Bre1 no ADN desapareceram numa questão de minutos quando Bre1 foi removido com a luz.

“Uma das descobertas que chaves nós fizemos era que estes processos celulares, que eram provavelmente relativamente lentos, são realmente bastante dinâmicos,” disse Yumerefendi. “Acontecem nos calendários que são 30 vezes mais rapidamente pensaram do que previamente. Nosso encontrar sublinha como importante é que nós desenvolvemos maneiras novas de olhar eventos biológicos no tempo real.”

As Proteínas podem jogar papéis diferentes em fases diferentes da revelação, em partes diferentes de um organismo, e durante vários estados da doença. Conseqüentemente, os pesquisadores estão planeando aplicar sua ferramenta optogenetic nova para estudar a função de proteínas diferentes e para examinar como o “comportamento” destas proteínas muda segundo o tempo e o espaço.

Source: Universidade do Sistema de Saúde de North Carolina