科學(xué)家利用光遺傳學(xué)研究震蕩信息能夠在細胞間傳遞

科學(xué)家利用光遺傳學(xué)研究震蕩信息能夠在細胞間傳遞

　　基因表達是指細胞在生命過(guò)程中，把儲存在DNA順序中遺傳信息經(jīng)過(guò)轉錄和翻譯，轉變成具有生物活性的蛋白質(zhì)分子。基因表達的時(shí)間控制對細胞功能和命運起到至關(guān)重要的作用，一些基因，如Notch效應子基因Hes1，就表現出了快速的mRNA合成后又基于負反饋信號后而降解的基因表達振蕩模式。科學(xué)家利用光遺傳方法創(chuàng )造出具有快速時(shí)空精度的人工振蕩模式，并利用生物發(fā)光或熒光報告基因在單細胞水平進(jìn)行振蕩探測。然而，科學(xué)家目前尚不清楚這種震蕩信息是否可以傳遞給相鄰細胞。

　　Isomura等（Genes Dev，2017）研發(fā)出一種聯(lián)合光遺傳學(xué)和生物發(fā)光的方法來(lái)研究這種震蕩信息是否能在細胞間進(jìn)行傳遞。在光敏的信號發(fā)送細胞里，他們利用由光氧電壓（LOV）結構域蛋白Vivid（VVD）組成的經(jīng)修飾的光激活操控GAVPO系統，在藍光照射下，與p65轉錄激活結構域一起組成一個(gè)活性同質(zhì)二聚體。該復雜結構通過(guò)與上游的激活序列進(jìn)行結合，驅動(dòng)了Notch效應子配體δ的短暫表達，δ與相鄰光敏細胞上的Notch受體相互作用，該光敏細胞包含了一個(gè)不穩定的生物發(fā)光Hes1報告基因及其振蕩器回路。對GAVPO表達細胞周期性的藍光照射，基于照射的時(shí)長(cháng)，會(huì )在臨近細胞里生產(chǎn)出Hes1震蕩現象。

　　總體而言，這種光遺傳生物發(fā)光系統能夠以時(shí)空分辨率檢測細胞間的通訊。

　　編輯點(diǎn)評

　　光遺傳學(xué)開(kāi)拓的全新領(lǐng)域也激發(fā)了科學(xué)家更多的想法，比如為什么光控受體一定要是蛋白質(zhì)呢？是否可以有DNA、RNA的光感受器，來(lái)加入光遺傳學(xué)的工具箱？未來(lái)是不是還有機械遺傳學(xué)，用納米顆粒甚至智能小機器人來(lái)提供局部機械刺激給細胞呢？