La membrana plasmatica funge da hub principale per le cascate di segnale per controllare i processi cellulari cruciali. Ma è un mezzo fluido, che rende i processi di segnalazione difficili da monitorare. Ora, Scienziati tedeschi hanno progettato una tecnica molecolare "pennello" per innescare, controllo, e anche monitorare i processi di segnalazione. Come scrivono sul diario Angewandte Chemie , il loro sistema modulare fatto di blocchi molecolari attivabili con la luce può, Per esempio, indurre una contrazione modellata all'interno delle cellule viventi.

La membrana plasmatica è una stretta barriera lipidica che circonda la cellula. Le proteine ​​di membrana controllano l'afflusso e l'efflusso dell'acqua, ioni, proteine, e altri composti. I segnali extracellulari vengono trasdotti dai recettori attraverso la membrana per innescare processi intracellulari come il movimento o la differenziazione cellulare. La visualizzazione di tali eventi a livello molecolare è ancora una sfida importante, principalmente a causa della rapida diffusione dei recettori proteici nella membrana plasmatica. Perciò, i gruppi di Leif Dehmelt al Max Planck Institute of Molecular Physiology e Yaowen Wu al Chemicals Genomics Center della Max Planck Society, Germania, hanno sviluppato una nuova tecnologia denominata "Molecular Activity Painting" (MAP), che combina immobilizzazione e attivazione controllata dalla luce:i recettori artificiali saldamente ancorati al substrato cellulare sono dotati di un sistema molecolare modulare progettato. Un impulso luminoso attiva i blocchi modulari, che possono innescare cascate di segnali localizzate che alla fine portano a movimenti del citoscheletro. Questa tecnologia rende visibile la risposta cellulare come un colpo di pennello sulla membrana.

Il cuore della tecnologia MAP è una molecola multicomponente solubile assemblata da quattro parti funzionali:una porzione cloroalchilica, un linker polimerico (PEG), un gruppo molecolare chiamato trimethroprim o TMP, e un gruppo fotosensibile chiamato Nvoc. Questo "dimerizzatore chimico in gabbia", come viene chiamato, può svolgere diversi compiti:attraverso la sua parte cloroalchilica, si lega a un recettore artificiale, che è saldamente ancorato e immobilizzato sul substrato cellulare. Il gruppo Nvoc può essere rimosso ("uncaged") da un singolo impulso luminoso. La porzione di TMP non ingabbiata viene quindi presa di mira da un fattore progettato per indurre una cascata di segnali nella cellula. L'intero sistema è finalizzato a uno scopo:il controllo e la visualizzazione della funzione molecolare nelle cellule viventi.

Utilizzando questa tecnologia, gli scienziati hanno indotto una contrazione dell'actomiosina modellata all'interno di una cellula di mammifero vivente. O, più precisamente, hanno "dipinto" la lettera "N" sulla membrana plasmatica di una cellula viva. "'Molecular Activity Painting' [...] consente, come un interruttore, perturbazioni modellate delle reti regolatorie con precisione micrometrica, "propongono gli scienziati.