Учёные создали световой переключатель для клеток на основе растительных белков
Исследователи из Университета Дьюка разработали новый «световой переключатель» для контроля функций клеток, используя белки растения Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля). При облучении синим светом этот переключатель активируется, что позволяет управлять ростом клеток, их гибелью или доставкой лекарств.
Как работает переключатель
- В клетки дрожжей, почек и культуры ткани мозга грызунов были генетически встроены два светочувствительных белка из Arabidopsis.
- Эти белки взаимодействуют под действием синего света, что даёт контроль над клеточными функциями.
- Ключевое преимущество: в отличие от некоторых других световых систем, этому переключателю не нужны дополнительные химические кофакторы — он использует вещество, уже присутствующее в нерастительных организмах.
«Трудно доставить химическое вещество к отдельным клеткам. Этот новый подход, при котором одна из молекул уже есть в клетках млекопитающих или дрожжей, значительно упрощает создание светоконтролируемого переключателя», — пояснила ведущий автор исследования, ассистент-профессор Чандра Такер.
Экспериментальное подтверждение
Для тестирования системы:
- Один светочувствительный белок соединили с красным флуоресцентным белком.
- Второй белок соединили с зелёным флуоресцентным белком, прикреплённым к клеточной мембране.
- При облучении синим светом белки Arabidopsis взаимодействовали, заставляя красный флуоресцентный белок быстро перемещаться к мембране.
- Слияние красного и зелёного свечения давало жёлтое свечение краёв клетки, подтверждая активацию.
Взаимодействие оказалось обратимым и могло запускаться многократно.
Перспективы и значение
Метод, описанный в статье от 31 октября в журнале Nature Methods, может быть применён не только к культурам клеток и дрожжам, но и к червям, плодовым мушкам, мышам и другим модельным организмам.
В перспективе это позволит:
- Изучать, как клетки влияют на соседей в ткани.
- Направлять рост аксонов нейронов для восстановления ткани мозга.
- Уничтожать раковые клетки.
Клаус Хан, фармаколог из Университета Северной Каролины, назвал эту работу «элегантной» и предсказал, что она «найдёт широкое применение во многих областях». Подход уже планируется использовать для контроля экспрессии генов.