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《EMBO》:用光“遙控”癌細胞的行為

日期:2014-07-03 08:53:57

 

最近,奧地利科學技術研究所(簡稱IST)的助理教授Harald Janovjak,與維也納醫科大學腫瘤研究所的副教授Michael Grusch合作,用光來“遙控”癌細胞的行為,相關研究結果本周發表在國際頂尖學術刊物《The EMBO Journal》。這項研究首次將光遺傳學的新領域應用于癌癥研究。

 

為了了解細胞信號的動態,研究人員需要激活和失活細胞膜受體蛋白,該蛋白充當細胞外部和內部世界的繼電器。理想的情況下,這種激活發生在較短的時間內(幾秒到幾分鐘)和定向的位置上(微米到毫米)。然而,這樣一種高精確度水平的激活,用當前的藥理學和遺傳學方法不能完成。光遺傳學利用光控制細胞的活性,優點是,可在空間和時間上精確地應用和消除光。JanovjakGrusch和同事們重新設計了受體酪氨酸激酶(RTKs),RTKs是基本的細胞表面受體,可在光的控制下檢測生長因子和激素。

 

當一個信號分子與細胞表面的RTKs結合時,兩個受體在一個稱為二聚化的過程中,彼此結合在一起。這一過程可激活細胞中的信號。JanovjakGrusch和同事們將哺乳動物RTKs激活細胞信號的那部分,與一個光--電壓-傳感域(他們在黃綠色藻類中發現的一種可逆光傳感器)連接在一起。在工程受體中,二聚化步驟和隨后的細胞信號轉導,現在可以通過光打開和關閉,因為藻類蛋白質可以感知光,并彼此結合在一起。在癌細胞中,該工程受體的激活,可導致細胞形態變化、增殖和基因表達和腫瘤惡性增加的特性。在血細胞中,激活會導致細胞出芽,是新血管形成的典型特征。

 

ViaFect轉染試劑

 

JanovjakGrusch開發的光激活二聚化調控的RTKs,是第一個光激活的哺乳動物受體二聚化的例子。該工程受體可以通過顯微鏡很容易實現的光強度,在動物模型中進行精確控制。在癌癥和血管內皮細胞中,新開發的受體會觸發復雜的細胞程序。這些細胞代表新的模型,它們的行為受到光的控制,可以用作發現藥物的新方法。在癌癥中,不受控制的細胞信號激活會導致惡性腫瘤相關的特征,與之不同的是,信號轉導的光激活可以提高細胞的存活率和退行性疾病的功能。

 


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