点击显示 收起
来自斯坦福大学的科学家们研发出了一种新型的细胞内远程调控技术：利用光束通过一个简单的方法来激活和跟踪蛋白，解析这一细胞内最忙碌的工作机器，这一新技术公布在11月9日的Science杂志上。
领导这一研究的是斯坦福大学儿科与生物工程系首席科学家的Michael Z Lin助理教授，这位科学家在博士后期间曾在钱永健实验室学习工作，对荧光蛋白，生物物理学研究产生了浓厚兴趣。
这种新技术能帮助研究人员在照射某一特殊细胞区域后，快速激活这一区域的一种蛋白，从而获得关于这种蛋白活性时间和空间上的详细视图。此外，这种方法最终还可以令临床医师们在易于光照射的身体部位，比如眼睛或皮肤，指导治疗受损或出现疾病的干细胞的活性和运动，目前斯坦福大学已经申请了这项研究的专利。
这种方法需要将一种特殊荧光蛋白中的两个片段加入到其它目的蛋白中去，由此产生的杂交蛋白——称为荧光诱导蛋白（fluorescent light-inducible proteins），或者FLIPs，具有两种有趣的特点：不仅能通过光诱导，而且激活后的蛋白发出的光亮会降低，这样就可以帮助研究人员很容易的检测蛋白活性。
“这有点像一个车库门遥控器，而且这个遥控器还会告诉你车库的门是打开的还是关闭的，”Lin博士说，“我就总是在关闭车库门，驶出家门口之后，回忆不起到底我关没关车库门，所以又有打回转去看看”。如果说车库门就像是FLIPs，那么他就不用花时间再返回去了，因为这些蛋白不仅能在光开关打开的时候开启，而且也会告诉研究人员它们正在工作。 “这个分子会告诉你它在哪里，以及它在做什么，”Lin说。
这种新方法的秘诀就在于，它采用了一种类似魔术贴一样的荧光蛋白——Dropna。在黑暗中，Dropna能相互黏贴在一起，发出荧光，而在蓝绿色光线照射下，各个蛋白单元又会分离开来，从而开始变暗。
Lin研究组在目的蛋白的两端都加上了一个Dropna蛋白单位，这样在在黑暗中，Dropna粘在一起，挡住了目的蛋白的活性位点，而当蓝绿色光照在蛋白上时，Dropna又分散开了，露出了蛋白的活性部位，从而能正常工作。而且在蓝绿色光中，Dropna的发出光也比较微弱，这代表这FLIP已经开启了。
最简单的FLIPs构建方法是折叠蛋白活性位点附近的头部和尾部，不过目前研究小组正在计算如何将Dropna粘附到蛋白的其它部位上，而不仅仅是两端。通过这种修饰方法，Lin预计大部分科学家们感兴趣的蛋白都能构建出FLIPs来。
“对于科学家来说这非常有趣的，因为它涉及到了两个令人兴奋的氨基领域：生物传感——荧光蛋白一直占据着主导地位，和光遗传学——利用光生物学进行研究的学科，”Lin说。
过去从事生物传感的科学家们一直致力于利用荧光蛋白标记细胞器，观察细胞内发生的某些生物进程。而光遗传学专家则找到了利用光开启特殊神经环路的方法，Lin的种种方法结合了这两种技术的优点，第一次将光遗传学技术应用到了单个蛋白。
除了实验室研究之外，该方法也可用于指导治疗性干细胞注入，例如，如果令干细胞包含有能遥控细胞运动的FLIPs，那么利用一束光就能直接植入的干细胞定位到一个特定的位置上。同样，FLIPs和适当适时的光束也可以用来控制干细胞到达其目的地之后的行为。
“如果仔细考虑干细胞在再生组织中的具体使用情况时，就会发现我们需要能操控细胞走向，何时增殖，以及何时凋亡，”Lin说。目前这一方法可能比较适合用于身体表面组织，如眼睛和皮肤，因为还需要能够为治疗部位提供光线。