Los científicos de UNC desarrollan la nueva herramienta optogenetic para estudiar la función de diversas proteínas

Los Científicos en la Universidad de la Facultad de Medicina de Carolina del Norte han desarrollado una manera de embutir los interruptores luz-responsivos en las proteínas de modo que los investigadores puedan utilizar los laseres para manipular el movimiento y la actividad de la proteína dentro de las células vivas y de los animales.

Usando esta técnica, las personas de UNC de científicos forzaron las proteínas fuera del núcleo de célula y en el citoplasma, donde podrían hacer no más sus trabajos. Los investigadores entonces mirados en tiempo real como la célula respondió a su déficit de los personales; las personas descubrieron que los procesos celulares resultantes eran más dinámicos que preveídos previamente.

Las conclusión, publicadas hoy en la Biología Química de la Naturaleza del gorrón, demuestran el valor de las nuevas aproximaciones de la investigación que pueden sondar rápidamente la función de genes y de proteínas.

“Para el momento en que usted consigue sus manos en un ratón knockout para un gen o una proteína determinado, las células que hicieron esa proteína haber adaptado ya a sus nuevas condiciones económicas del tener uno de sus genes llevados; todo ha cambiado,” dijo autor a Brian mayor Kuhlman, Doctorado, profesor de la bioquímica y de la biofísica. “Usando luz, podemos desactivar una proteína instantáneamente. Podemos hacerla en un tipo específico de célula, en un momento específico en el revelado. Esto puede darnos la resolución que necesitamos entender verdad la función de una proteína determinada.”

Típicamente, cuando los científicos quieren aprender sobre un sistema biológico (una célula, un órgano, o un animal), realizan un cambio y después observan qué suceso. En biología, esto es lograda a menudo “golpeando fuera” o suprimiendo un gen específico. Por ejemplo, un investigador interesado hacia adentro si una proteína es importante en cáncer pudo quitar el gen para esa proteína, y observa para ver cómo afecta a la formación del tumor. Uno de los problemas con este método es que crea un cambio permanente, y por lo tanto el sistema biológico tiene una ocasión de compensar antes de que cualquier persona pueda estudiarla.

Kuhlman y sus colegas quisieron desarrollar una estrategia que permitiría que los científicos activaran rápidamente (o desactivar) una proteína con la precisión de punta de laseres. La aproximación es parte de una disciplina cada vez mayor llamada optogenetics, donde los haces de luz pueden actuar como las cadenas de un titiritero para dirigir actividades dentro de las células. En este estudio, los investigadores decidían utilizar optogenetics para controlar la actividad de proteínas controlando su ubicación.

Comenzaron con una fitoproteína llamada AsLOV2 que cambia su dimensión de una variable en respuesta a luz. Los investigadores asociaron una serie de aminoácido corta a la proteína AsLOV2; esta serie mataselló la proteína para el citoplasma. En la oscuridad, esta señal nuclear de la exportación seguía bloqueada apretado en su “photocage.” Pero cuando fue bañado en luz azul, release/versión y envió las proteínas del núcleo.

Lleve el estudio autor Hayretin Yumerefendi, Doctorado, becario postdoctoral en el laboratorio de Kuhlman, fundió esta construcción a una proteína fluorescente y después expresó estas quimeras de la proteína en células del ratón. Cuando él primero observaba las células bajo el microscopio, él podría ver los orbes fluorescentes rojos minúsculos apretados dentro del núcleo. Después De Que él expusiera las células a cierta longitud de onda de la luz, él encontró que los puntos rojos habían viajado en el citoplasma.

Yumerefendi entonces embutió estos interruptores de la luz en dos proteínas llamadas LexA y Bre1 que actúan en la DNA y residen así normalmente en el núcleo. En ambos casos, él encontró que las proteínas viajaron en el citoplasma después de la fotoactivación. Cuál es más, él mostró que este movimiento fue acompañado por una baja en actividad de la proteína. Sorprendieron Yumerefendi y a sus colegas aprender que las células se adaptaron rápidamente a su nuevo normal. Por ejemplo, encontraron que las etiquetas de la substancia química que desaparecieron los bastones Bre1 sobre la DNA en cuestión de minutos cuando Bre1 fue quitado con la luz.

“Uno de los descubrimientos dominantes que hicimos era que estos procesos celulares, que eran probablemente relativamente lentos, son real muy dinámicos,” dijo a Yumerefendi. “Suceso en los calendarios que son 30 veces más rápidamente pensaron que previamente. El Nuestro encontrar acentúa cómo es importante es que desarrollamos nuevas maneras de mirar acciones biológicas en tiempo real.”

Las Proteínas pueden desempeñar diversos papeles en diversos escenarios del revelado, en diversas partes de un organismo, y durante diversos estados de la enfermedad. Por Lo Tanto, los investigadores están proyectando aplicar su nueva herramienta optogenetic para estudiar la función de diversas proteínas y para examinar cómo el “comportamiento” de estas proteínas cambia dependiendo de tiempo y de espacio.

Fuente: Universidad del Sistema Sanitario de Carolina del Norte