Una nueva herramienta para encender y apagar las proteínas
© RUB, Kramer
Las proteínas sensibles a la luz, también conocidas como herramientas optogenéticas, pueden encenderse y apagarse mediante pulsos de luz, desencadenando así procesos celulares específicos. Un equipo de investigación de la Ruhr-Universität Bochum (RUB) ha caracterizado una nueva herramienta optogénica, la proteína parapinopsina, que puede encenderse y apagarse con señales luminosas muy débiles y cortas. Las longitudes de onda de excitación necesarias para este propósito difieren enormemente de las utilizadas por otros instrumentos optogenéticos conocidos. Por consiguiente, es posible utilizar dos de esos instrumentos simultáneamente. Los equipos encabezados por el Profesor Stefan Herlitze y el Profesor Klaus Gerwert informan sobre estos hallazgos en la portada de la revista ChemBioChem del 2 de marzo de 2020.
La proteína de un pez
Mientras que antes los investigadores se habían centrado principalmente en la investigación de la proteína melanopsina, ahora utilizan la parapinopsina. "Esta herramienta es una opsina, es decir, un receptor acoplado a la proteína G, sensible a la luz, del órgano pineal de la lamprea japonesa", explica Dennis Eickelbeck del Departamento de Zoología General y Neurobiología de RUB. Los investigadores utilizaron métodos electrofisiológicos y ópticos para analizar el receptor. Combinando estos enfoques experimentales, los investigadores del Departamento de Biofísica crearon un primer modelo estructural tridimensional de la parapinopsina utilizando métodos asistidos por ordenador. "Este modelo estructural nos permitirá en el futuro formular hipótesis sobre la dinámica de los complejos mecanismos moleculares de la parapinopsina utilizando simulaciones biomoleculares", elabora el Dr. Till Rudack.
En el curso de esta colaboración del RUB, los investigadores demostraron que la parapinopsina de lamprea - que ellos llamaron "Lámpara UV" - puede ser utilizada para encender o apagar una vía de señalización específica de la proteína G con luz de diferentes longitudes de onda. "Utilizamos luz UV para encender y luz en el rango de longitudes de onda del azul para apagar", dice Dennis Eickelbeck.
Simultáneamente con otras herramientas
Dado que el rango de longitudes de onda utilizado para el encendido se encuentra lejos en el rango de los UV, la lámpara UV puede teóricamente ser utilizada simultáneamente con otras herramientas optogenéticas. "Por ejemplo, en el mismo experimento podríamos controlar una vía de señalización usando la UV-Lámpara con luz UV y azul y usar otra herramienta optogenética con luz verde y roja para otra vía de señalización", explica Dennis Eickelbeck. "En el futuro, el modelo 3D nos permitirá analizar y manipular la dependencia de la longitud de onda de la parapinopsina para adaptar la proteína a otras aplicaciones optogénicas", predice Klaus Gerwert.
De igual interés para los investigadores es el hecho de que la proteína es extremadamente sensible a la luz. En consecuencia, los pulsos de luz extremadamente cortos de baja intensidad en el rango de los milisegundos son suficientes para el control continuo de la correspondiente vía de señalización. Como resultado, se reducen los posibles efectos nocivos de la radiación luminosa en las células.
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