O método novo do chemo-optogenetic permite o controle multi-direccional da actividade de processos celulares

As pilhas precisam para reacções em mudanças ambientais e um sistema equilibrado de cascatas da sinalização dentro da pilha. As proteínas fora da pilha, na superfície celular, dentro da membrana celular, e dentro da pilha orquestram muitos caminhos de sinalização ajustados, que conduzem às reacções adequadas nas condições ambientais ou nas mudanças no organismo próprias. A organização spatio-temporal de processos celulares, por exemplo, sinalização da pilha, polarização da pilha e conseqüência do neurite, é regulada frequentemente pela distribuição subcelular das moléculas ou dos organelles.

As proteínas individuais podem executar funções distintas quando localizadas em lugar subcelulares diferentes. Um exemplo é a proteína Rac1, que controla a forma do esqueleto da pilha na membrana de plasma intracelular, mas quando localiza no núcleo regula a morfologia nuclear. Shuttling nucleocytoplasmic de Rac1 joga um papel importante na invasão do tumor. Nos neurônios, o transporte bidireccional ao longo dos microtubules axonal joga um papel crítico na distribuição subcelular apropriada dos organelles. Seu misregulation é envolvido em doenças neurodegenerative. Contudo, a análise dos processos complexos que envolvem dar um ciclo, traficar ou shuttling de moléculas do sinal/organelles entre compartimentos de pilha diferentes permanece um desafio principal.

O grupo de Yaowen Wu, que se transformou recentemente professor no departamento de química na universidade de Umeå, tem desenvolvido agora uma nova tecnologia denominada “o controle Multi-direccional da actividade (MAC)”, que torna estudos vivos de processos da sinalização da pilha possíveis. Os pesquisadores são pioneiros em métodos tornando-se para a observação realtime de mecanismos celulares sob circunstâncias controladas. Usaram um sistema induzido photoactivatable, duplo-químico (pdCID) do dimerization para controlar o posicionamento dos organelles e das proteínas em lugar múltiplos em uma única pilha.

Este sistema combina duas reacções químicas que formam dímero da proteína em uma única pilha. Um deles podia ser controlado pela luz.

- Nós mostramos que nosso sistema photoactivatable e quimicamente induzido do dimerization poderia ser usado para controlar a função dos organelles celulares e de caminhos celulares da sinalização em uma única pilha em um nível ajustado e multilayer, que não fosse possível com métodos existentes antes. Nós combinamos dois sistemas modulares em um paralelo ou a maneira competitiva para permitir o controle multi-direccional sobre a actividade da proteína ou do organelle por moléculas e pela luz pequenas, diz Yaowen Wu, que apenas está estabelecendo seu laboratório novo na Suécia do norte.

O grupo de investigação poderia igualmente mostrar que sua nova tecnologia permite a indução e observações muito rápidas de reacções celulares diferentes e permite agora estudos da perturbação quais foram aproximações genéticas tradicionais de utilização nao possíveis.

Usando este método, os cientistas operaram ciclos múltiplos de Rac1 que shuttling entre o cytosol, a membrana de plasma e o núcleo em uma única pilha. Poderiam controlar o transporte dos peroxisomes (um organelle celular envolvido no oxidization das moléculas) em dois sentidos, isto é à periferia da pilha e então ao corpo de pilha, e vice-versa. Isto é como o jogo da sinuca na pilha, mas na escala do micrômetro.

- A aproximação do MAC poderia igualmente ser usada para emular ou interferir com as condições da doença que envolvem a proteína/organelle que posiciona a fim estudar mecanismos patogénicos, e ajuda finalmente à revelação de sua intervenção terapêutica, o grupo disse em sua publicação muito importante no jornal prestigioso Angewandte Chemie.