Версия для слабовидящих
В изучении раковых клеток поможет оптогенетика Печать Email
Новости об инновациях
07.07.2014

Первые эксперименты с использованием оптогенетики в исследовании рака проведены на инженерных клеточных мембранных рецепторах, активируемых светом. Синтетическими световыми сенсорами в человеческих клетках служат белковые домены водоросли.

Оптогенетика – новая быстро развивающая технология – впервые применена для изучения рака. Ученые испытали ее возможности в этой области на инженерных клеточных мембранных рецепторах, активируемых светом. Синтетическими световыми сенсорами в человеческих клетках служили белковые домены водоросли.

Гаральд Яновяк (Harald Janovjak) из Австрийского института науки и технологии (Institute of Science and Technology Austria) и Михаэль Груш (Michael Grusch) из Института исследований рака (Institute of Cancer Research) Венского медицинского университета (Medical University of Vienna) научились «дистанционно управлять» поведением раковых клеток, используя для этого свет, сообщает журнал The EMBO Journal. Эта работа – первое применение оптогенетики в изучении рака.

Чтобы понять динамику клеточного сигналинга, ученые должны активировать и деактивировать мембранные рецепторные белки, связывающие внешний и внутренний мир клетки. В идеале эта активация длится очень недолго – от секунд до минут – и охватывает небольшие определенные области размером от микрометров до миллиметров. Однако с помощью существующих сегодня фармакологических и генетических методов такого высокого уровня точности активации достичь невозможно. Для контроля над активностью клетки оптогенетика использует свет, позволяющий добиться гораздо большего пространственного и временного разрешения. Яновяк, Груш и их коллеги «перестроили» рецепторы тирозинкиназы (receptor tyrosine kinases, RTKs), важные рецепторы клеточной мембраны, чувствительные к факторам роста и гормонам, таким образом, что агентом, определяющим их активность, стал свет.

1_398.jpg Активация отдельных клеток с высокой пространственной точностью. Шаблоны (здесь буквы IST) из освещенных
человеческих клеток демонстрируют новые возможности в контроле над отдельными – среди многих других – клетками.
Важно, что все эти клетки генетически идентичны и отличаются только тем, что одни из них подвергались, а другие не подвергались
световому воздействию. В данном примере пространственная активация репортерного гена в клетках линии HEK293
вызвана активируемыми светом рецепторами тирозинкиназы. (Фото: Medical University of Vienna)

Взаимодействие сигнальной молекулы с RTK на поверхности клетки вызывает связывание двух рецепторов в процессе, известном как димеризация, который и активирует клеточный сигналинг. Яновяк и Груш связали те части RTKs млекопитающих, которые активируют клеточный сигналинг, с чувствительным к свету и напряжению кислорода доменом – обратимым световым сенсором – желто-зеленой водоросли. Теперь димеризацию инженерных рецепторов и последующий клеточный сигналинг можно было «включать» и «выключать» с помощью света, так как белки водоросли чувствительны к свету и взаимодействуют друг с другом. В человеческих раковых и эндотелиальных клетках свет индуцировал сигналинг с недостижимой ранее пространственной и временной точностью и хорошо имитировал сложное митогенное и морфогенное поведение клеток, вызываемое факторами роста.

2_23.gif Активация синим светом чувствительных к свету и напряжению кислорода доменов (light-oxygen-voltage (LOV)-sensing domains) вызывает
димеризацию белков. Инженерные рецепторы тирозинкиназы (Opto-RTKs) с инкорпорированными в них LOV-доменами самодимеризуются и активируются светом.
Опосредованная светом активация RTKs, в свою очередь, активирует соответствующие нижележащие сигнальные пути с высоким временным и пространственным
разрешением и имитирует сложное поведение клеток, обычно регулируемое физиологическими лигандами RTKs. (Рис. The EMBO Journal)

Разработка Яновяком и Грушем регулируемых димеризацией RTKs – первый пример активируемой светом димеризации рецепторов млекопитающих. Инженерные рецепторы могут точно контролироваться интенсивностью света, легко регулируемой как при работе с микроскопом, так и с животными моделями. Вновь разработанные рецепторы включают сложные клеточные программы как в раковых клетках, так и в эндотелиальных клетках крови. Эти клетки представляют собой новые модели, поведение которых находится под контролем света и которые могут стать основой новых методов идентификации препаратов с терапевтической активностью. В отличие от рака, когда неконтролируемая активация клеточного сигналинга приводит к появлению характерных признаков малигнизации, активация сигналинга с помощью света может способствовать выживанию и сохранению функций клеток при дегенеративных заболеваниях.

Оригинальная статья

Spatio-temporally precise activation of engineered receptor tyrosine kinases by light

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2014/v-izuchenii-rakovykh-kletok-pomozhet-optogenetika

 
Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта