El nuevo método del chemo-optogenetic habilita el mando multidireccional de la actividad de procesos celulares

Las células necesitan para las reacciones en cambios ambientales y un sistema equilibrado de cascadas de la transmisión de señales dentro de la célula. Las proteínas fuera de la célula, en la superficie celular, dentro de la membrana celular, y dentro de la célula orquestran muchos caminos de transmisión de señales ajustados, que dan lugar a reacciones adecuadas en las condiciones ambientales o los cambios en el organismo sí mismo. La organización spatio-temporal de los procesos celulares, por ejemplo, transmisión de señales de la célula, polarización de la célula y consecuencia del neurite, es regulada a menudo por la distribución subcelular de moléculas o de organelos.

Las proteínas individuales pueden realizar funciones distintas cuando están situadas en diversas situaciones subcelulares. Un ejemplo es la proteína Rac1, que controla la forma del esqueleto de la célula en la membrana de plasma intracelular, pero cuando localiza en el núcleo regula morfología nuclear. La ida y vuelta acompasada mucleocitoplasmática de Rac1 desempeña un papel importante en la invasión del tumor. En neuronas, el transporte bidireccional a lo largo de microtubules axonal desempeña un papel crítico en la distribución subcelular apropiada de organelos. Su misregulation está implicado en enfermedades neurodegenerative. Sin embargo, el análisis de los procesos complejos que implican el completar un ciclo, el traficar o el ir y de las moléculas de la señal/de los organelos entre diversas divisiones de célula sigue siendo un reto importante.

El grupo de Yaowen Wu, que hizo recientemente profesor en el departamento de la química en la universidad de Umeå, ahora ha desarrollado una nueva tecnología llamada el “mando multidireccional de la actividad (MAC)”, que hace estudios vivos de procesos de la transmisión de señales de la célula posibles. Los investigadores son pioneros en los métodos que se convierten para la observación en tiempo real de mecanismos celulares bajo condiciones controladas. Utilizaron un sistema inducido photoactivatable, doble-químico (pdCID) de la dimerización para controlar la colocación de organelos y de proteínas en las situaciones múltiples en una célula.

Este sistema combina dos reacciones químicas que formen los dimeros de la proteína en una célula. Uno de ellos se podía controlar por la luz.

- Mostramos que nuestro sistema photoactivatable y químicamente inducido de la dimerización se podría utilizar para controlar la función de organelos celulares y de caminos celulares de la transmisión de señales en una célula en un nivel ajustado y de múltiples capas, que no era posible con métodos existentes antes. Combinamos dos sistemas modulares en un paralelo o la manera competitiva para habilitar mando multidireccional sobre actividad de la proteína o del organelo por las pequeñas moléculas y luz, dice a Yaowen Wu, que apenas está fijando su nuevo laboratorio en Suecia septentrional.

El grupo de investigación podría también mostrar que su nueva tecnología habilita la inducción y observaciones muy rápidas de diversas reacciones celulares y ahora habilita estudios de la perturbación cuál ha sido no posible usando aproximaciones genéticas tradicionales.

Usando este método, los científicos operaron ciclos múltiples de Rac1 que ir y entre el cytosol, la membrana de plasma y el núcleo en una célula. Podrían controlar el transporte de los peroxisomes (un organelo celular implicado en la oxidación de moléculas) en dos direcciones, es decir a la periferia de la célula y entonces a la carrocería de célula, y vice versa. Esto es como jugar el billar en la célula, pero en la escala del micrómetro.

- La aproximación del MAC se podría también utilizar para emular o para interferir con las condiciones de la enfermedad que implicaban la proteína/el organelo que colocaban para estudiar mecanismos patógenos, y ayuda final al revelado de su intervención terapéutica, el grupo dijo en su publicación muy importante en el gorrón prestigioso Angewandte Chemie.