Способность клеток прилипать друг к другу и к окружающей среде является основой многоклеточной жизни. Адгезия происходит через различные рецепторы на поверхности клеток, которые связываются со специфическими лигандами в их окружении.
Несмотря на важность этих рецепторов адгезии, существует мало доступных инструментов для точного контроля их взаимодействия с окружающей средой.
Чтобы устранить это ограничение, междисциплинарная группа ученых из кластеров передового опыта в области анализа сигналов Фрайбурга BIOSS и CIBSS разработала рецептор адгезии и дополнительную синтетическую внеклеточную среду, которая может активироваться светом. Эта система может быть адаптирована, чтобы сделать другие взаимодействия рецептор-лиганд поддающимися точному манипулированию светом.
Ученые опубликовали свою новую оптогенетическую систему в коммуникационной биологии ( «Оптогенетический контроль взаимодействия интегрин – матрица» ).
Система ОптоМатрикс-ОптоИнтегрин
Система OptoMatrix-OptoIntegrin: Раковые клетки, экспрессирующие OptoIntegrin, видны прилипшими к OptoMatrix, но только к той части, которая освещается красным (660 нм) светом. (Изображение: J. Baaske)
Оптогенетика использует свет для контроля белков и клеточных процессов, в которые они вовлечены.
«Этот метод произвел революцию в анализе клеточной передачи сигналов, потому что он неинвазивен и потому что он позволяет осуществлять точный пространственно-временной контроль процессов передачи сигналов», — говорит ведущий автор исследования, профессор доктор Уилфрид Вебер. Оптогенетика широко используется для контроля процессов внутри клеток.
Авторы решили перенести оптогенетику во внеклеточную область, в частности, чтобы проверить, могут ли они контролировать взаимодействия рецептор-матрица с помощью света.
Команда исследователей, в которую также входили группы профессора д-ра Джеральда Радзивилла и профессора д-ра Вольфганга Шамеля, сосредоточила свое внимание на важном классе рецепторов — так называемых интегринах — которые способствуют адгезии к внеклеточному матриксу.
«Хотя интегрины играют центральную роль во многих нормальных биологических процессах, они также могут способствовать росту и распространению рака и, таким образом, были исследованы в качестве мишеней для противораковой терапии», — объясняет первый автор Юлия Бааске.
Чтобы контролировать опосредованную интегрином адгезию с помощью света, ученые сначала разработали OptoMatrix, покрытый светочувствительным растительным белком, называемым фитохромом B. Затем они разработали OptoIntegrin, снабженный фактором, взаимодействующим с фитохромом (PIF6), и экспрессировали этот рецептор в раковых клетках.
Фитохром В обычно находится в неактивной форме, но при воздействии определенной длины волны красного света он активируется и может связываться с помощью PIF6; при воздействии инфракрасного света он переключается обратно в неактивную форму.
«Самый захватывающий эксперимент был, когда мы впервые осветили красный свет на OptoMatrix: клетки, экспрессирующие OptoIntegrin, немедленно прилипли к матрице и активировали внутриклеточные сигнальные процессы. Затем, когда мы использовали инфракрасный свет, они почти полностью отсоединились», — объясняет Бааске. «По сути, мы разработали управляемую светом липучку для клеток человека».
Система не только позволяет включать и выключать интегрин-матричные взаимодействия с высокой временной точностью; это также позволяет пространственное управление. Сильное прилипание клеток, экспрессирующих OptoIntegrins, происходит только в тех частях Optomatrix, которые были активированы светом.
«Эта система служит образцом для точного пространственно-временного контроля других взаимодействий рецептор-лиганд с использованием света», — говорит Вебер, который также является членом группы докладчиков недавно запущенного кластера CIBSS Excellence Cluster. «Эта и другие оптогенетические и химические технологии контроля функций, которые будут разработаны в CIBSS, дадут нам беспрецедентный контроль и понимание пространственно-временной динамики процессов биологической сигнализации».
Источник: www.nanowerk.com
Источник видео: https://klyo.ru/video
В химической и нефтехимической промышленности арматура — не просто деталь. Это контроль. Здесь перекрывают поток,…
Мир, в котором мы варим реактивы и считаем молекулы, неожиданно оказался на передовой цифровой революции.…
Свинцовый порошок давно перестал быть материалом, который интересует исключительно металлургов или работников оборонной отрасли. Сегодня…
Иногда кажется, что крупные технологические проекты остаются где-то в прошлом. Но реальность упрямо показывает обратное.…
Химическая и нефтехимическая промышленность давно перестала быть только про реакторы, трубы и лаборатории. Сегодня это…
Тема сегодняшней публикации напрямую связана с нашей профессиональной сферой. Дизель-генератор — это сложный агрегат, эффективность…