Effektiv syntese af et fotosyntetisk pigment i pattedyrceller til optogenetik

Den optogenetiske metode til at kontrollere proteiners position i celler ved hjælp af lys er en vigtig metode til at forstå intracellulær signaltransduktion. I konventionelle metoder, lys med kort bølgelængde, såsom ultraviolet lys eller blåt lys, er almindelige. I 2009 Dr. Wendell A. Lim og andre annoncerede PhyB-PIF-systemet ved at bruge rødt lys / nær infrarødt lys, men for at bruge dette system i dyreceller, det cyanobakterielle fotosyntetiske pigment phycocyanobilin (PCB) skal tilsættes. Dette trin hindrede i høj grad brugen af ​​PhyB-PIF-systemet.

Professor Kazuhiro Aoki fra National Institute for Basic Biology siger, "Vi fokuserede på hæmen til stede i mitokondrier hos dyr, og rettet mod at syntetisere cyanobakterielt fotosyntetisk pigment PCB inde i dyreceller." Forskergruppen er nu lykkedes med at syntetisere PCB i dyreceller direkte ved at introducere fire gener, der koder for cyanobakterielle enzymer relateret til PCB-syntese.

Ud over, det lykkedes gruppen at øge mængden af ​​PCB-syntese gennem forstyrrelse af genet, der koder for et enzym kaldet biliverdin reduktase A, som er involveret i metabolismen af ​​PCB.

Dette gør det muligt at anvende PhyB-PIF-systemet bekvemt i dyreceller. Ved at bruge dette system, forskergruppen viste, at optogenetisk manipulation af Rac1-molekylet, som regulerer aktincytoskelettet, kan inducere dannelsen af ​​en struktur kaldet lamellipodia.

Professor Aoki sagde, "Der er problemer med at bruge ultraviolet lys og blåt lys i kombination med GFP. Hvis der derimod bruges rødt lys / nær infrarødt lys, ikke kun GFP kan bruges sammen, der er mange andre fordele, såsom optogenetik, der bliver mulig i dybere dele af vævet hos levende dyr."