Учёные используют свет для управления логическими сетями клетки

Учёные из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл разработали метод контроля белков внутри живых клеток с помощью света. Это даёт исследователям беспрецедентный инструмент для точного определения причин заболеваний.

Работа, опубликованная в Science, развивает прорывную технологию оптогенетики, появившуюся в начале 2000-х. Раньше метод имел ограничения: контролировать светом можно было лишь несколько белков, их помещали в нетипичные части клетки, и они теряли многие естественные функции.

Новый подход позволяет контролировать широкий спектр белков без изменения их функции. Учёные могут «прикрепить маленькую ручку» к целому, созданному природой белку, чтобы включать и выключать его светом.

Ключевые особенности метода:

• Скорость: белок можно переключать так же быстро, как и свет.
• Дозирование: изменяя интенсивность света, можно контролировать степень активации белка.
• Локализация: белки можно включать практически в любой части клетки, что позволяет изучать, как одна и та же молекула вызывает разные эффекты в зависимости от места активации.

Прорыв стал возможен благодаря вычислительному подходу, который определил участки белковой структуры (петли на поверхности), модификация которых не нарушает нормальную работу белка. Это позволяет добавлять «ручки», чувствительные к свету или даже к лекарствам.

Поскольку метод сохраняет естественную функцию белка, он позволяет изучать белки в живых системах во всей их сложности. Это открывает возможности для исследования широкого спектра заболеваний, часто вызванных сбоем в работе одного белка.

«Чтобы понять, что происходит, нужно видеть, как части движутся», — говорит профессор Клаус Хан. — «Именно это динамическое поведение необходимо знать для понимания процессов».