Il nuovo metodo di chemo-optogenetic permette al controllo orientabile di attività dei trattamenti cellulari

Le celle hanno bisogno di per le reazioni sui cambiamenti ambientali e un sistema equilibrato delle cascate di segnalazione all'interno della cella. Le proteine fuori della cella, sulla superficie cellulare, dentro la membrana cellulare ed all'interno della cella orchestrano molte vie di segnalazione regolate, che provocano le reazioni adeguate sulle condizioni ambientali o sui cambiamenti nell'organismo stessa. L'organizzazione spatio-temporale dei trattamenti cellulari, per esempio, segnalazione delle cellule, polarizzazione delle cellule e conseguenza del neurite, è regolamentata spesso tramite la distribuzione sottocellulare delle molecole o degli organelli.

Le diverse proteine possono eseguire le funzioni distinte una volta situate alle posizioni sottocellulari differenti. Un esempio è proteina Rac1, che gestisce la forma dello scheletro della cella alla membrana di plasma intracellulare, ma quando localizza nel nucleo regolamenta la morfologia nucleare. Muoversi nucleocytoplasmic di Rac1 svolge un ruolo importante nell'invasione del tumore. In neuroni, il trasporto bidirezionale lungo i microtubuli axonal svolge un ruolo critico nella distribuzione sottocellulare adeguata degli organelli. Il suo misregulation è compreso nelle malattie neurodegenerative. Tuttavia, l'analisi dei trattamenti complessi che comprendono ciclare, trafficare o muoversi delle molecole del segnale/organelli fra i compartimenti differenti delle cellule rimane una sfida importante.

Il gruppo di Yaowen Wu, che è diventato recentemente professore al dipartimento di chimica all'università di Umeå, ora ha sviluppato una nuova tecnologia definita “controllo orientabile di attività (MACKINTOSH)„, che permette gli studi in tensione sui trattamenti di segnalazione delle cellule. I ricercatori sono pionieri nei metodi di sviluppo per l'osservazione in tempo reale dei meccanismi cellulari nelle condizioni controllate. Hanno usato un sistema indotto photoactivatable e doppio-chimico (pdCID) della dimerizzazione per gestire il posizionamento degli organelli e delle proteine alle posizioni multiple in un unicellulare.

Questo sistema combina le due reazioni chimiche che formano i dimeri della proteina in un unicellulare. Uno di loro ha potuto essere gestito da indicatore luminoso.

- Abbiamo indicato che il nostro sistema photoactivatable e chimicamente indotto della dimerizzazione potrebbe essere usato per gestire la funzione degli organelli cellulari e delle vie cellulari di segnalazione in un unicellulare ad un livello regolato ed a più strati, che non era prima possibile con i metodi attuali. Abbiamo combinato due sistemi modulari in un parallelo o il modo non Xerox per permettere al controllo orientabile sopra attività dell'organello o della proteina dalle piccoli molecole ed indicatore luminoso, dice Yaowen Wu, che sta installando appena il suo nuovo laboratorio in Svezia del Nord.

Il gruppo di ricerca potrebbe anche indicare che la loro nuova tecnologia permette all'induzione ed alle osservazioni molto rapide delle reazioni cellulari differenti e permette ora agli studi della perturbazione quale sono stati non possibili facendo uso degli approcci genetici tradizionali.

Facendo uso di questo metodo, gli scienziati hanno gestito i cicli multipli di Rac1 che si muove fra il cytosol, la membrana di plasma ed il nucleo in un unicellulare. Potrebbero gestire il trasporto dei peroxisomes (un organello cellulare in questione nell'ossidazione delle molecole) in due direzioni, cioè alla periferia delle cellule e poi al corpo cellulare e vice versa. Ciò è come il gioco dello snooker nella cella, ma al disgaggio di micrometro.

- L'approccio del MACKINTOSH potrebbe anche essere usato per emulare o interferire con gli stati di malattia che comprendono la proteina/organello che posiziona per studiare i meccanismi patogeni ed infine aiuta lo sviluppo del loro intervento terapeutico, il gruppo ha detto in loro pubblicazione molto importante in giornale prestigioso Angewandte Chemie.