Uno de los desafíos actuales en biología es comprender los fenómenos que cambian rápidamente. Curiosamente, solo una pequeña fracción de ellos se debe a que las proteínas actúan de forma aislada, la mayoría de los eventos biológicos están regulados por proteínas que actúan juntas en grupos.El Centro de Cognición y Socialidad, dentro del Instituto de Ciencias Básicas SII, ha desarrollado una nueva herramienta, llamada "CRY2clust", para desencadenar la formación de grupos de proteínas en respuesta a la luz azul. Esta nueva técnica tiene una tasa de respuesta mucho más rápida y una mayor sensibilidada la luz que los métodos existentes. Publicado en Comunicaciones de la naturaleza , esta nueva herramienta podría avanzar en nuestra comprensión de innumerables mecanismos moleculares y celulares.
CRY2clust se basa en una proteína fotorreceptora llamada criptocromo 2 CRY2, derivada de la planta Arabidopsis thaliana. CRY2 media el crecimiento y desarrollo de la planta, y más específicamente, una parte de CRY2, conocida como CRY2 Photolyase Homology Region CRY2PHR, causaEsta proteína se ensambla en respuesta a la porción azul de la luz solar.
Las características de CRY2PHR ya han atraído la atención de los científicos, quienes lo convirtieron en una herramienta para la optogenética, una técnica innovadora basada en biología y óptica que permite el control artificial de eventos biológicos con luz láser. Gracias a la optogenética, actividades celulares bien definidaspuede encenderse y apagarse fácilmente en lugares y horarios específicos. Por ejemplo, las proteínas de interés ligadas a CRY2PHR se unen en presencia de luz azul y se desmontan cuando se apaga la luz, lo que produce diferentes efectos biológicos. Sin embargo, los científicos han informadoque la eficiencia de estos sistemas varía dramáticamente dependiendo del tipo de proteínas objetivo unidas a CRY2PHR, lo que limita su uso. El equipo de IBS ha tratado de mejorarlo: "La estructura 3D de CRY2 aún no se ha definido, por lo que hemos estado probando diferentes estrategias paraentender cómo funciona dentro de las células y hacerlo más eficiente ", explica KIM Na Yeon, un estudiante de doctorado en el equipo.
La nueva herramienta optogenética desarrollada por investigadores del SII, CRY2clust, consiste en CRY2PHR más 9 residuos de aminoácidos, que han sido diseñados para maximizar su rendimiento. En comparación con otros sistemas optogenéticos derivados de CRY2, como CRY2olig, CRY2clust desencadena una asociación de proteínas más rápiday disociación, cuando la luz se enciende y apaga, respectivamente. Es funcional a una menor intensidad de luz azul 90 microwatt / mm2. Además, como no se acumula en las estructuras nucleares, llamadas motas nucleares, podría ser útil estudiar nuclearprocesos.
El equipo aplicó CRY2clust con éxito a dos herramientas optogenéticas disponibles: OptoSTIM1 y Raf1. En 2015, el mismo centro de investigación del SII creó un regulador de canales de calcio controlado por luz, OptoSTIM1, y lo utilizó para mejorar la memoria del ratón. En ambos casos, la sustituciónCRY2PHR con CRY2clust aumentó la velocidad y el rendimiento de los sistemas.
"Hemos presentado una nueva herramienta dinámica optogenética para estudiar la homo-oligodimerización de proteínas, que es la agrupación, que podría ser útil para el conjunto de herramientas del biólogo", concluye el profesor HEO Won Do, autor principal de este estudio. El equipo ahora estátrabajando en el desarrollo de nuevos sistemas optogenéticos para usar en neurociencia.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Básicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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