SpyLigation使用光来打开蛋白质
科学家们现在可以使用光来激活活细胞内外的蛋白质功能。这种称为光激活 SpyLigation 的新方法可以打开通常关闭的蛋白质，使研究人员能够更详细地研究和控制它们。这项技术在组织工程、再生医学和理解身体如何运作方面具有潜在用途。
蛋白质几乎执行生物学中的所有重要任务，包括处理 DNA、代谢营养物质和抵抗感染。蛋白质何时、何地以及如何变得活跃对于各种生物过程都很重要。越来越多的科学家也在探索是否可以通过开启和关闭蛋白质功能来治疗疾病。
“通过控制蛋白质功能的新工具，特别是那些在时间和空间上提供受控激活的工具，我们正在努力设计用于移植的复杂组织，”资深作者、惠好大学化学工程副教授 Cole A. DeForest 说。华盛顿工程学院生物工程副教授，华盛顿大学工程学院和医学院联合系。
“由于可以从组织或器官移植中受益的人比可用的捐赠者多得多，”他说，“这些方法为应对器官短缺危机提供了真正的希望。”
正如 4 月 17 日在《自然化学》杂志上报道的那样，由DeForest 研究小组的 Emily Ruskowitz 和 Brizzia Munoz-Robles 领导的团队 表明，可以使用短暂的闪光将经过化学修饰的蛋白质片段连接在一起形成功能性整体。
科学家们应用他们的新方法来控制来自日本鳗鱼肌肉的绿色荧光蛋白的发光。将该蛋白质的非活性片段混合并放入 Jell-O 样凝胶中。然后使用激光将这些片段不可逆地重组为完整的发光蛋白质。通过控制激光的路径，可以形成发光蛋白质的精确图案。科学家们将他们的大学吉祥物哈士奇的显微图像蚀刻到凝胶中。他们还使用激光创建了一只比人的头发高不了多少的狗的发光 3D 图像。
该团队还表明他们可以激活人体细胞内的蛋白质。三分钟的光照足以打开参与基因组编辑的特定蛋白质。这样的工具有一天可以用于将基因变化引导到身体的特定区域。
类似于所谓的点击化学，这是 2022 年诺贝尔化学奖的主题，光激活 SpyLigation 允许修饰的蛋白质在生命系统内相互反应。然而，在现有方法之外，新方法可以精确控制此类化学反应发生的时间和地点。
这项工作得到了国家科学基金会的职业奖 (DMR 1652141) 和赠款 (DMR 1807398, CBET 1803054) 以及国立卫生研究院的最大化研究者研究奖 (R35GM138036) 的支持。学生奖学金支持由干细胞与再生医学研究所和华盛顿大学的玛丽·盖茨学生基金会提供。这项工作的一部分是使用地球丰富材料部署和研究联合中心提供的仪器进行的。Thorlabs 多光子显微镜是在华盛顿研究基金会、威斯康星大学工程学院、威斯康星大学干细胞和再生医学医学研究所以及威斯康星大学化学工程、生物工程、化学和生物学系的支持下获得和运行的。
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