細胞シグナル伝達の時空制御は,ライトスイッチ可能なタンパク質相互作用を用いて行われます

科学分野:

• 細胞生物学 細胞生物学
• バイオテクノロジー バイオテクノロジー
• 分子生物学は分子生物学である.

背景:

• GFPのような遺伝的にコードされた光学レポーターは,細胞観察を可能にします.
• 細胞の振る舞いの光学的な制御は,光感受性タンパク質の設計に伴う難しさのために困難です.
• 光学制御のための既存の方法には,半合成受容体とチャネルロドプシン,主にニューロンネットワークが含まれます.

研究 の 目的:

• 細胞機能の正確な光学制御のための新しい遺伝子コード化されたシステムを開発する.
• リバーシブルな細胞操作のための光感受性タンパク質-タンパク質相互作用を設計する.
• タンパク質の局所化と細胞形態学の制御におけるシステムの有用性を実証する.

主な方法:

• アラビドプシス・タライアナのフィトクローム信号伝達ネットワークからの可逆性たんぱく質-たんぱく質相互作用を適応し,最適化しました.
• この相互作用に基づいて,遺伝的にコードされた光制御システムを設計した.
• 細胞膜へのタンパク質の光ゲート転移を達成するためにシステムを利用しました.
• このシステムをRho-ファミリーのGTPase活性化剤を制御してアクチン細胞骨格と細胞形態に影響を与えるために適用した.

主要な成果:

• 標的タンパク質の精密で可逆的なトランスロケーションを空間的および時間的な解像度 (マイクロメートル,秒) で膜に示した.
• Rho-ファミリーGTPaseアクティベーターの光ゲート転位を展示しました.
• 光に誘発された細胞骨格の変化を用いて哺乳類の細胞形態を再構成し,導いた.
• 様々な細胞機能を制御するためのシステムの一般的な適用性を検証した.

結論:

• 開発された光ゲート型タンパク質-タンパク質相互作用システムは,細胞生物学における光学制御のための強力な新しいツールを提供します.
• このシステムは,高い空間的および時間的な解像度で細胞プロセスの正確で可逆的な操作を可能にします.
• それは,光でプログラム可能な試薬を作り,混乱させる,定量的な細胞生物学実験を進める可能性を秘めています.