《EMBO》：用光“遥控”癌细胞的行为
最近，奥地利科学技术研究所（简称IST）的助理教授Harald Janovjak，与维也纳医科大学肿瘤研究所的副教授Michael Grusch合作，用光来“遥控”癌细胞的行为，相关研究结果本周发表在国际顶尖学术刊物《The EMBO Journal》。这项研究首次将光遗传学的新领域应用于癌症研究。
为了了解细胞信号的动态，研究人员需要激活和失活细胞膜受体蛋白，该蛋白充当细胞外部和内部世界的继电器。理想的情况下，这种激活发生在较短的时间内（几秒到几分钟）和定向的位置上（微米到毫米）。然而，这样一种高精确度水平的激活，用当前的药理学和遗传学方法不能完成。光遗传学利用光控制细胞的活性，优点是，可在空间和时间上精确地应用和消除光。Janovjak、Grusch和同事们重新设计了受体酪氨酸激酶（RTKs），RTKs是基本的细胞表面受体，可在光的控制下检测生长因子和激素。
当一个信号分子与细胞表面的RTKs结合时，两个受体在一个称为二聚化的过程中，彼此结合在一起。这一过程可激活细胞中的信号。Janovjak、Grusch和同事们将哺乳动物RTKs激活细胞信号的那部分，与一个光-氧-电压-传感域（他们在黄绿色藻类中发现的一种可逆光传感器）连接在一起。在工程受体中，二聚化步骤和随后的细胞信号转导，现在可以通过光打开和关闭，因为藻类蛋白质可以感知光，并彼此结合在一起。在癌细胞中，该工程受体的激活，可导致细胞形态变化、增殖和基因表达和肿瘤恶性增加的特性。在血细胞中，激活会导致细胞出芽，是新血管形成的典型特征。
Janovjak和Grusch开发的光激活二聚化调控的RTKs，是第一个光激活的哺乳动物受体二聚化的例子。该工程受体可以通过显微镜很容易实现的光强度，在动物模型中进行精确控制。在癌症和血管内皮细胞中，新开发的受体会触发复杂的细胞程序。这些细胞代表新的模型，它们的行为受到光的控制，可以用作发现药物的新方法。在癌症中，不受控制的细胞信号激活会导致恶性肿瘤相关的特征，与之不同的是，信号转导的光激活可以提高细胞的存活率和退行性疾病的功能。
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