利用光遺傳學技術使蛋白變得更加穩定

根據最近一項研究，科學家們開發出一種新技術，可以利用光來控制細胞內蛋白質的壽命。這種方法將使科學家更好地觀察特定蛋白質如何促進機體健康，發育以及在疾病發生過程中的作用。

新研究的作者，來自伊利諾伊大學生物化學教授Kai Zhang說，傳統意義上控制蛋白質穩定性的方法包括添加降解特定蛋白質的化學物質。而通過光遺傳學的方法，能夠更加有效控制蛋白質水平，且沒有毒性。

在早期的光遺傳學方法中，科學家對特定的蛋白質進行修飾，從而使光照射到細胞上會導致蛋白質分解。

“我們想開發一種系統，可以使用光來穩定而非降解目標蛋白質，” Zhang實驗室的研究生Payel Mondal說。 “這可以在穩定癌癥抑制劑方面得到應用。”

該新技術稱為GLIMPSe，通過將稱為degron的短肽序列連接到蛋白上，前者傳遞降解的信號。光觸發細胞除去degron，從而使得蛋白質免于降解。這項技術使科學家能夠研究當細胞中存在或不存在某種蛋白質時，或者當蛋白質以較低和較高的水平存在時會發生什么。

作為例證，研究人員修飾了兩種蛋白質：一種激酶和一種磷酸酶。

張說：“如果激活激酶，它將促進細胞分化為神經元。如果激活磷酸酶，則會阻止這種分化的發生。”

“我們證明了使用光可以控制兩種不同類型蛋白質的穩定性。我們在使用光照的手段，使得蛋白質在30分鐘內保持穩定。” “該系統的局限性之一是，一旦蛋白質得到rescue，我們就無法進一步調控其水平。最終，細胞還是會降解蛋白質。”

對此，研究人員正在努力開發新技術，以進一步擴展其控制能力。