Новая технология для контроля клеточных функций
Исследовательская группа под руководством профессора Рю Джа-Хёнга из Департамента химии в UNIST разработала инновационную технологию, которая использует свет разных длин волн для контроля клеточных функций, вызывая обратимую сборку и разборку молекул. Этот прорыв может проложить путь для новых подходов в лечении поверхностных видов рака, таких как рак кожи, а также может стать мощным молекулярным инструментом для фундаментальных исследований в области наук о жизни.
Разработка фотопереключаемой молекулы Mito-AZB
Профессор Рю и его команда создали молекулу Mito-AZB, способную многократно собираться и разбираться в ответ на определённые длины волн света.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Letters.
Эта молекула специфически нацелена на митохондрии внутри клеток и оказывает контролируемое механическое воздействие на митохондриальные мембраны через повторяющиеся циклы сборки и разборки.
При воздействии видимого света с длиной волны 450 нм молекулы собираются в прочную волокнистую структуру, оказывая физическое воздействие на митохондриальную мембрану. И наоборот, при облучении ультрафиолетовым светом с длиной волны 350 нм волокна разбираются.
Этот циклический процесс повреждает митохондриальную мембрану, вызывая высвобождение проапоптотических факторов в цитоплазму и, в конечном итоге, индуцируя апоптоз — форму программируемой клеточной смерти.
Экспериментальные результаты показали, что после обработки молекулой и чередования воздействия УФ- и видимого света потенциал митохондриальной мембраны снижается, а уровни активных форм кислорода и белков, связанных с апоптозом, резко возрастают в клетках. Флуоресцентная микроскопия подтвердила накопление молекул вокруг митохондрий, подтвердив их целенаправленное действие.
Компоненты молекулы Mito-AZB
Разработка Mito-AZB включала объединение трёх ключевых компонентов:
* компонента-направителя, который направляет молекулу к митохондриям;
* азобенольного звена, которое претерпевает обратимые структурные изменения под действием света;
* флуоресцентного красителя для визуализации в режиме реального времени под микроскопом.
Заменив компонент, нацеленный на митохондрии, другими молекулами, специфичными для органелл, команда успешно адаптировала систему для нацеливания на лизосомы и эндоплазматический ретикулум, продемонстрировав её универсальность в избирательном нарушении функций различных клеточных органелл.
Профессор Рю объяснил: «Это исследование демонстрирует, что внешние световые стимулы могут точно управлять состояниями молекулярной сборки внутри клеток и соответствующим образом модулировать клеточные ответы».
«Такая технология обещает для лечения поверхностных видов рака, таких как рак кожи, с помощью целенаправленной неинвазивной светотерапии. Кроме того, она предоставляет мощный молекулярный инструмент для фундаментальных исследований, позволяющий временно ингибировать или активировать функции органелл и продвигать наше понимание клеточных механизмов».
Предоставлено Улсan National Institute of Science and Technology.