새로운 광조정 화학 도구가 살아있는 세포의 과정을 제어합니다.

우메오 대학의 한 연구 그룹은 살아있는 세포에서 실시간으로 단백질을 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 고급 광 제어 도구를 개발했습니다. 이 획기적인 연구는 세포에서 복잡한 과정을 연구하는 새로운 방법에 대한 문을 열고 의학과 합성 생물학에서 상당한 발전을 위한 길을 열 수 있습니다.

"세포 과정은 복잡하고 세포 내에서 언제, 어디에서 발생하는지에 따라 끊임없이 변화합니다. 조명 스위치가 있는 새로운 화학 도구는 세포 내 과정을 제어하고 세포가 실시간으로 어떻게 기능하는지 연구하는 것을 더 쉽게 만들어 줄 것입니다. 또한 세포나 조직 내에서 마이크로미터 단위의 분해능으로 그러한 조절을 하는 곳을 결정할 수도 있습니다."라고 우메오 대학교 화학과 교수인 야오웬 우가 말했습니다.

세포에서 일어나는 일의 복잡한 안무는 시간과 공간에 따른 단백질의 정확한 분포와 상호작용에 기초합니다. 단백질이나 유전자 기능을 제어하는 ​​것은 현대 생물학 연구의 초석입니다. 그러나 CRISPR-Cas9와 같은 전통적인 유전 기술은 종종 더 긴 시간 척도에서 작동하여 세포가 적응할 위험이 있습니다. 또한 이 기술은 매우 역동적인 세포 과정을 연구하는 데 필요한 공간적, 시간적 정밀성이 부족합니다.

이러한 과제를 해결하기 위해 소위 화학-광유전학 시스템이 강력한 도구로 등장했습니다. 이러한 시스템은 화학 분자, 광학 및 유전자 변형 단백질을 결합하여 빛에 민감한 소분자를 사용하여 세포의 특정 위치에서 단백질 활동을 정확하게 제어합니다. 야오웬 우 교수의 연구실은 화학-광유전학 시스템 개발의 최전선에 있습니다.

이전에 Yaowen Wu의 연구실은 분자 접착제 유형을 기반으로 하는 시스템을 도입했습니다. 이 시스템은 두 단백질을 가까이 가져와 단백질의 국소화 또는 활성을 변경하여 작동합니다. 분자 접착제는 빛에 민감한 그룹을 제거하거나 절단하여 빛에 의해 활성화되거나 비활성화됩니다. 이러한 도구는 상당한 발전을 이루었지만 사용에 제한이 있었고 광 및 화학적 안정성이 부족했습니다.

Angewandte Chemie International Edition과 Chemistry – A European Journal 저널에서 핫 논문 으로 선정된 두 개의 새로운 출판물에서 , Wu 연구실의 연구자들은 광전환 분자 접착제를 기반으로 하는 차세대 화학-광유전학 도구를 개발했습니다. 이는 이전 시스템을 개선하고 한계를 극복합니다. 수정된 분자 설계를 통해 이러한 분자 접착제는 특정 파장의 빛을 사용하여 전등 스위치처럼 "켜거나" "끄는" 것이 가능하여 두 가지 다른 상태가 단백질 기능을 촉진하거나 억제하는 다중 활성화 주기를 허용합니다.

"새로운 모듈식 설계는 적응 가능한 속성과 더 높은 안정성을 통해 시스템의 엄청난 다양성을 가능하게 합니다."라고 우메오 대학교 화학과의 직원 과학자인 준 장이 말했습니다.


"저희 실험에서 우리는 단백질 기능과 위치, 세포소기관 위치, 단백질 수준을 포함한 세포 내 여러 과정을 정확하게 제어할 수 있음을 입증할 수 있었습니다."라고 우메오 대학교 화학과의 박사후 연구원인 라우라 헤르초크가 말했습니다.


출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250130140816.htm

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