Nature Methods介紹細胞生物學新研究工具
日期：2017-03-17 10:24:29
來自阿爾伯塔大學的研究人員開發出了一種使用光控制生物細胞水平的新方法。這種工具被稱為光可切割蛋白（photocleavable protein）：PhoCl，也就是當暴露于光線時，蛋白會裂解開來，這樣科學家們就能以新的方式來研究和操縱細胞內活性。
這一研究成果公布在3月的Nature Methods雜志上，領導這一研究的是阿爾伯塔大學的蛋白質工程師Robert Campbell。他曾說過，“在我的職業生涯中期階段，我發現要想單純的進行發明有些可怕。由假說驅使的研究總是會得到一個答案，無論得到的是不是正確的答案。相比之下，由發明驅動的研究往往有雙向出口，要不成功，要不失敗，而失敗很少有人提及。”
Campbell師承加州大學圣地亞哥分校的華裔諾獎得主Roger Tsien（錢永健）。他在自己的職業生涯中研發出了一種稱為FPX的新技術工具，這種工具能利用熒光蛋白在活細胞和組織里成像動態的生化事件，將蛋白互作的變化轉變為立即可見的顏色改變（紅-綠），這不僅為人們提供了即時檢測細胞變化的新工具，還向人們展示了構建新一代生物感應器的一種通用策略。
在這篇文章中，研究人員首先利用光可切割蛋白將細胞蛋白與抑制劑連接在一起，令其無法執行正常的功能，這個過程被稱為鎖定。Campbell表示，“（然后）通過將光照射到細胞中，我們可以使光可切割蛋白裂解，從而去除抑制劑，令細胞內蛋白解鎖”，一旦蛋白被解鎖，那么就可完成其在細胞內的正常功能。
這一工具對于希望能調控細胞內進程的研究人員來說，相對容易使用，也應用廣泛。
Campbell解釋說，光敏蛋白可以被用于研究任何活細胞的內部工作。例如，光遺傳學工具廣泛應用于激活小鼠的腦活動。“我們可以利用光可切割蛋白在實驗室研究單個細菌，酵母，人類細胞，甚至整個動物，如斑馬魚或小鼠。不過首先需要將這些蛋白放入動物體內，因此我們簡單地將這種蛋白的基因剪接成DNA，利用已有技術將其插入到細胞中。”
目前Addgene可以提供光可切割蛋白基因。
“我們希望提供新的方法來了解細胞生物學，”Campbell說，“未來這將能有更多潛在的應用，比如研究哪些細胞會成為發育生物學中的哪些組織，以及分析基因編輯技術的可行性。”
光遺傳學是近年來最具創新性的顯微技術之一，通過結合遺傳學和光學方法，科學家們可以利用光來特異性控制活細胞中精確時間段的蛋白活性，以及蛋白相互作用。
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