Los investigadores informan que han desarrollado una nueva técnica que utiliza la luz para controlar la vida útil de una proteína dentro de la célula. Este método permitirá a los científicos observar mejor cómo las proteínas específicas contribuyen a la salud, el desarrollo y la enfermedad.
Las técnicas anteriores para controlar los niveles de proteínas implicaban agregar sustancias químicas que degradan proteínas específicas, dijo el profesor de bioquímica de la Universidad de Illinois Kai Zhang, quien dirigió la nueva investigación. El uso de la luz, un método llamado optogenética, es una forma más eficiente y no tóxica de controlar los niveles de proteínas, Dijo Zhang.
En enfoques optogenéticos anteriores, los científicos modificaron proteínas específicas para que al iluminar la célula las proteínas se descompusieran, dijo Zhang.
"Queríamos desarrollar un sistema en el que se pueda estabilizar, en lugar de degradar, una proteína objetivo utilizando la luz", dijo Payel Mondal, un estudiante de posgrado en el laboratorio de Zhang. "Esto puede tener aplicaciones en el cáncer donde deseeestabilizar un inhibidor del cáncer ".
Las proteínas se activan en las células de diferentes maneras. Los investigadores querían asegurarse de que su método funcionara con cualquier proteína de interés.
La nueva técnica del equipo, llamada GLIMPSe, implica unir una secuencia de péptidos corta, llamada degron, a la proteína objetivo que indica a la célula que la degrade. La luz hace que la célula elimine el degron, rescatando así a la proteína de la degradación. EstoEsta técnica permite a los científicos estudiar qué sucede cuando una proteína está presente o ausente en la célula, o cuando está presente en niveles más bajos y más altos.
Los investigadores modificaron dos tipos de proteínas: una quinasa y una fosfatasa.
"Si activa la cinasa, dirigirá a la célula a diferenciarse en una línea celular neuronal", dijo Zhang. "Si activa la fosfatasa, bloqueará esa diferenciación".
"Demostramos que la estabilidad de dos clases diferentes de proteínas se puede controlar usando la luz", dijo Mondal. "Vimos la estabilización de las proteínas a los 30 minutos de usar la luz".
"Una de las limitaciones de este sistema es que una vez que se rescata la proteína, no tenemos más capacidad para controlar sus niveles", dijo Zhang. "Eventualmente, la célula degradará la proteína".
Los investigadores están trabajando para desarrollar nuevas técnicas para extender aún más su control.
Los hallazgos son el resultado de una colaboración a largo plazo con Jing Yang, profesor de biociencias comparativas de la Universidad de Illinois y coautor del artículo.
"Comenzamos a analizar el desarrollo embrionario y el profesor Yang tuvo un estudio muy detallado de cómo funcionaba el degron", dijo Zhang. "Al unir el desarrollo embrionario con la biología sintética, creamos nuevas herramientas".
El equipo de Zhang está estudiando cómo controlar la estabilidad de las proteínas después de su rescate optogenético y cómo utilizar esta técnica para estudiar el desarrollo embrionario.
Se informan los nuevos hallazgos Biología sintética ACS .
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Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Oficina de noticias . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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