生物學(xué)當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)之一是了解快速變化的現(xiàn)象。有趣的是，其中只有一小部分是由于蛋白質(zhì)分離作用，大多數(shù)生物學(xué)事件受到蛋白質(zhì)共同作用的調(diào)節(jié)?；A(chǔ)科學(xué)研究所(IBS)認(rèn)知與社會(huì)中心的研究人員開發(fā)了一種名為“CRY2clust”的新工具，以響應(yīng)藍(lán)光觸發(fā)蛋白質(zhì)簇形成。與現(xiàn)有方法相比，這種新技術(shù)具有更快的響應(yīng)速度和更高的光敏感性。發(fā)表于Nature Communications，這一新工具可以促進(jìn)我們對(duì)無數(shù)分子和細(xì)胞機(jī)制的理解。

CRY2clust基于稱為隱花色素2(CRY2)的光感受器蛋白，其源自擬南芥植物。CRY2介導(dǎo)植物生長和發(fā)育，更具體地，CRY2的一部分，稱為CRY2光解酶同源區(qū)(CRY2PHR)，使該蛋白質(zhì)響應(yīng)于陽光的藍(lán)色部分而聚集。

CRY2PHR的特征已經(jīng)吸引了科學(xué)家們的注意，他們將其作為光遺傳學(xué)的工具，這是一種基于生物學(xué)和光學(xué)的創(chuàng)新技術(shù)，可以用激光對(duì)人工控制生物事件。由于光遺傳學(xué)，可以在特定的位置和時(shí)間輕松打開和關(guān)閉明確定義的細(xì)胞活動(dòng)。例如，與CRY2PHR結(jié)合的目的蛋白質(zhì)在藍(lán)光存在下聚集在一起并且當(dāng)光被關(guān)閉時(shí)分解，導(dǎo)致不同的生物學(xué)效應(yīng)。然而，科學(xué)家已經(jīng)報(bào)道，該系統(tǒng)的效率根據(jù)與CRY2PHR結(jié)合的靶蛋白的類型而顯著變化，限制了其使用。IBS團(tuán)隊(duì)希望改進(jìn)它：“CRY2的3D結(jié)構(gòu)尚未定義，

由IBS研究人員CRY2clust開發(fā)的新型光遺傳學(xué)工具由CRY2PHR和9個(gè)氨基酸殘基組成，其設(shè)計(jì)旨在最大限度地提高其性能。與其他CRY2衍生的光遺傳學(xué)系統(tǒng)(如CRY2olig)相比，CRY2clust分別在打開和關(guān)閉光時(shí)觸發(fā)更快的蛋白質(zhì)結(jié)合和解離。它在較低的藍(lán)光強(qiáng)度(90微瓦/ mm2)下起作用。此外，由于它不會(huì)在稱為核斑點(diǎn)的核結(jié)構(gòu)中積累，因此研究核過程可能是有用的。

該團(tuán)隊(duì)成功地將CRY2clust應(yīng)用于兩種可用的光遺傳工具：OptoSTIM1和Raf1。2015年，同一個(gè)IBS研究中心創(chuàng)建了一個(gè)光控通道的鈣通道OptoSTIM1，并用它來改善鼠標(biāo)記憶。在這兩種情況下，用CRY2clust代替CRY2PHR可以??提高系統(tǒng)的速度和性能。

“我們已經(jīng)提出了一種新的動(dòng)態(tài)光遺傳學(xué)工具來研究蛋白質(zhì)同源寡聚化，即聚類，這可能對(duì)生物學(xué)家的工具包有用，”本研究的主要作者HEO Won Do教授總結(jié)道。該團(tuán)隊(duì)目前正致力于開發(fā)用于神經(jīng)科學(xué)的新光遺傳學(xué)系統(tǒng)。