Le proteine ​​possono essere controllate con luce di diverse lunghezze d'onda. Anche diversi in una volta, grazie a un nuovo strumento.

proteine ​​fotosensibili, noti anche come strumenti optogenetici, può essere acceso e spento da impulsi luminosi, innescando così specifici processi cellulari. Un gruppo di ricerca della Ruhr-Universität Bochum (RUB) ha caratterizzato un nuovo strumento optogenetico, la proteina parapinopsina, che può essere acceso e spento con segnali luminosi molto deboli e brevi. Le lunghezze d'onda di eccitazione richieste per questo scopo differiscono notevolmente da quelle utilizzate da altri noti strumenti optogenetici. Di conseguenza, è possibile utilizzare due di questi strumenti contemporaneamente. I team guidati dal professor Stefan Herlitze e dal professor Klaus Gerwert riferiscono su questi risultati nell'articolo di copertina della rivista ChemBioChem dal 2. marzo 2020.

Proteine ​​di un pesce

Mentre in precedenza i ricercatori si erano concentrati principalmente sullo studio della proteina melanopsina, ora usavano la parapinopsina. "Questo strumento è un'opsina, cioè una proteina G accoppiata, recettore fotosensibile dell'organo pineale della lampreda giapponese, " spiega Dennis Eickelbeck del Dipartimento di zoologia generale e neurobiologia del RUB. I ricercatori hanno utilizzato metodi elettrofisiologici e ottici per analizzare il recettore. Combinando questi approcci sperimentali, i ricercatori del Dipartimento di Biofisica hanno creato un primo modello strutturale 3D di parapinopsina utilizzando metodi assistiti da computer. "Questo modello strutturale ci consentirà in futuro di formulare ipotesi sulla dinamica dei complessi meccanismi molecolari della parapinopsina utilizzando simulazioni biomolecolari, " elabora il dottor Till Rudack.

Nel corso di questa collaborazione RUB, i ricercatori hanno dimostrato che la parapinopsina della lampreda, che hanno chiamato "Lampada UV", può essere utilizzata per attivare o disattivare una specifica via di segnalazione della proteina G con luce di diverse lunghezze d'onda. "Usiamo la luce UV per accendere e la luce nella gamma di lunghezze d'onda blu per spegnere, "dice Dennis Eickelbeck.

Poiché l'intervallo di lunghezze d'onda utilizzato per l'accensione è lontano nell'intervallo UV, La lampada UV può essere teoricamente utilizzata contemporaneamente con altri strumenti optogenetici. "Per esempio, nello stesso esperimento potremmo controllare una via di segnalazione utilizzando la lampada UV con luce UV e blu e utilizzare un altro strumento optogenetico con luce verde e rossa per un'altra via di segnalazione, " spiega Dennis Eickelbeck. "In futuro, il modello 3-D ci consentirà di analizzare e manipolare la dipendenza dalla lunghezza d'onda della parapinopsina al fine di adattare la proteina per ulteriori applicazioni optogenetiche, " predice Klaus Gerwert.

Di pari interesse per i ricercatori è il fatto che la proteina è estremamente sensibile alla luce. Di conseguenza, impulsi luminosi estremamente brevi di bassa intensità nell'ordine dei millisecondi sono sufficienti per il controllo continuo della corrispondente via di segnalazione. Di conseguenza, i potenziali effetti nocivi delle radiazioni luminose sulle cellule sono ridotti.