开启和关闭蛋白质的新工具

 
Dennis Eickelbeck(左)和Stefan Herlitze分析光敏蛋白。图片来源：RUB，Kramer蛋白可以用不同波长的光控制。借助新工具，即使一次也可以几个。
光敏蛋白，也称为光遗传学工具，可以通过光脉冲打开和关闭，从而触发特定的细胞过程。波鸿鲁尔大学(RUB)的一个研究小组对一种新的光遗传学工具-蛋白对虾红素(parapinopsin)进行了表征，该工具可以通过非常弱和短的光信号来开启和关闭。为此目的所需的激发波长与其他已知的光遗传学工具所使用的激发波长有很大不同。因此，可以同时使用两个这样的工具。由Stefan Herlitze教授和Klaus Gerwert教授领导的团队在2020年3月2日的《 ChemBioChem》期刊的封面故事中报告了这些发现。
鱼的蛋白质
虽然研究人员以前主要专注于研究黑色素蛋白，但现在他们使用了对品脂蛋白。 RUB的一般动物学和神经生物学系的Dennis Eickelbeck解释说：“该工具是一种视蛋白，即来自日本七lamp鳗的松果器官的G蛋白偶联的光敏感受体。”研究人员使用电生理和光学方法来分析受体。通过结合这些实验方法，生物物理学系的研究人员使用计算机辅助方法创建了第一个3-pinpinopsin结构模型。 “这种结构模型将使我们将来能够使用生物分子模拟对副品视蛋白的复杂分子机制的动力学进行假设，” Till Rudack博士阐述道。
在这个RUB合作的过程中，研究人员证明了七para鳗对虾红素(他们称为“ UV-Lamp”)可用于使用不同波长的光打开或关闭特定的G蛋白信号传导途径。 Dennis Eickelbeck说：“我们使用紫外线来打开，而在蓝色波长范围内关闭。”
由于用于开启的波长范围远在紫外线范围内，因此理论上可以将紫外线灯与其他光遗传学工具同时使用。 Dennis Eickelbeck解释说：“例如，在同一实验中，我们可以使用带有紫外线和蓝光的UV灯来控制信号传导途径，并使用具有绿色和红色光的另一种光遗传学工具来产生另一种信号传导途径。”克劳斯·格维特(Klaus Gerwert)预测：“将来，3-D模型将使我们能够分析和操纵对品硫蛋白的波长依赖性，从而使蛋白适应于进一步的光遗传学应用。”
研究人员同样感兴趣的是该蛋白质对光非常敏感的事实。因此，在毫秒范围内的低强度的极短的光脉冲足以连续控制相应的信号通路。结果，减少了光辐射对细胞的潜在有害影响。