Оптигенетическая платформа обеспечивает пространственно-временной контроль активности белков и мРНК в живых клетках

Исследовательская группа KAIST под руководством профессора Вон До Хо (кафедра биологических наук) разработала оптигенетическую платформу RELISR (REversible LIght-induced Store and Release), которая обеспечивает точный пространственно-временной контроль хранения и высвобождения белков и мРНК в живых клетках и организмах.

Традиционные оптигенетические системы ограничены

Традиционные оптигенетические конденсатные системы были ограничены зависимостью от неспецифических мультивалентных взаимодействий, что могло привести к непреднамеренному секвестрированию или высвобождению эндогенных молекул. RELISR преодолевает эти ограничения, используя высокоспецифичные взаимодействия белок-белок (нанотело-антиген) и белок-РНК (MCP-MS2), что позволяет селективно и обратимо компартментализировать целевые белки или мРНК в сконструированных безмембранных конденсатах.

Как работает RELISR

В темноте RELISR стабильно секвестрирует целевые молекулы в конденсатах, физически изолируя их от клеточной среды. При стимуляции синим светом конденсаты быстро растворяются, высвобождая хранящиеся белки или мРНК, которые немедленно восстанавливают свои клеточные функции или трансляционную компетентность. Это позволяет осуществлять обратимую и быструю модуляцию молекулярной активности в ответ на оптические сигналы.

Демонстрация возможностей

Исследовательская группа продемонстрировала, что RELISR обеспечивает временную и пространственную регуляцию активности белков и трансляции мРНК в различных типах клеток, включая культивируемые нейроны и ткань печени мыши. Сравнительные исследования показали, что RELISR обеспечивает более надёжный и обратимый контроль трансляции, чем предыдущие системы, основанные на пространственной транслокации. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Предыдущие оптигенетические системы

Предыдущие оптигенетические системы, такие как LARIAT и mRNA-LARIAT, позволяли селективно секвестрировать белки или мРНК в безмембранные конденсаты в ответ на свет, но были ограничены преимущественно фазой захвата. Платформа RELISR, представленная в этом исследовании, устанавливает новую парадигму, позволяя как целенаправленное хранение белков и мРНК, так и их быстрое, запускаемое светом высвобождение.

Заявление профессора Хо

Профессор Хо заявил: «RELISR — это универсальный оптигенетический инструмент, который обеспечивает точный контроль функции белков и мРНК в определённое время и в определённых местах в живых системах. Мы ожидаем, что эта платформа найдёт широкое применение для изучения клеточных сигналов, нейронных цепей и разработки терапевтических методов. Кроме того, сочетание RELISR с редактированием генома или адресной доставкой в ткани может ещё больше расширить его возможности в молекулярной медицине».

Участники исследования

Исследование было проведено под руководством первого автора доктора Чхэён Ли под руководством профессора Хо, при участии доктора Дасеули Ю (соавтор-корреспондент) и профессора ЁнКюна Парка (соавтор-корреспондент, кафедра физики), группа которого выполнила количественный анализ изображений биофизических изменений, вызванных RELISR в клетках.

Предоставлено:
[The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)]

Источник