Las células necesitan reacciones ante los cambios ambientales y un sistema equilibrado de cascadas de señalización dentro de la célula. Las proteínas fuera de la célula, en la superficie celular, dentro de la membrana celular y dentro de la célula orquestan muchas vías de señalización afinadas, que resultanen reacciones adecuadas sobre las condiciones ambientales o cambios en el organismo mismo. La organización espacio-temporal de los procesos celulares, por ejemplo, la señalización celular, la polarización celular y el crecimiento de neuritas, a menudo está regulada por la distribución subcelular de moléculas u orgánulos.
Las proteínas individuales pueden realizar distintas funciones cuando se ubican en diferentes ubicaciones subcelulares. Un ejemplo es la proteína Rac1, que controla la forma del esqueleto de la célula en la membrana plasmática intracelular, pero cuando se localiza en el núcleo regula la morfología nuclear.El transporte nucleocitoplasmático de Rac1 juega un papel importante en la invasión tumoral. En las neuronas, el transporte bidireccional a lo largo de los microtúbulos axonales desempeña un papel crítico en la distribución subcelular adecuada de los orgánulos. Su mala regulación está involucrada en enfermedades neurodegenerativas. Sin embargo, el análisis de procesos complejos que involucranel ciclo, el tráfico o el traslado de moléculas / orgánulos de señal entre diferentes compartimentos celulares sigue siendo un desafío importante.
El grupo de Yaowen Wu, quien recientemente se convirtió en profesor en el departamento de Química de la Universidad de Umeå, ha desarrollado una nueva tecnología denominada "Control de actividad multidireccional MAC", que hace posible los estudios en vivo de los procesos de señalización celular.Los investigadores son pioneros en el desarrollo de métodos para la observación en tiempo real de mecanismos celulares en condiciones controladas. Usaron un sistema de dimerización fotoactivable, inducido químicamente dual pdCID para controlar el posicionamiento de orgánulos y proteínas en múltiples ubicaciones en una sola célula.
Este sistema combina dos reacciones químicas que forman dímeros de proteínas en una sola célula. Una de ellas podría ser controlada por la luz.
- Demostramos que nuestro sistema de dimerización fotoactivable e inducido químicamente podría usarse para controlar la función de los orgánulos celulares y las vías de señalización celular en una sola célula en un nivel de ajuste fino y multicapa, que antes no era posible con los métodos existentes.combinó dos sistemas modulares de manera paralela o competitiva para permitir el control multidireccional sobre la actividad de proteínas u orgánulos por moléculas pequeñas y luz, dice Yaowen Wu, quien acaba de establecer su nuevo laboratorio en el norte de Suecia.
El grupo de investigación también podría mostrar que su nueva tecnología permite una inducción y observaciones muy rápidas de diferentes reacciones celulares y permite ahora estudios de perturbación que no han sido posibles utilizando enfoques genéticos tradicionales.
Usando este método, los científicos operaron múltiples ciclos de transferencia de Rac1 entre el citosol, la membrana plasmática y el núcleo en una sola célula. Podrían controlar el transporte de peroxisomas un orgánulo celular involucrado en la oxidación de moléculas en dos direcciones, es decir,la periferia celular y luego al cuerpo celular, y viceversa. Esto es como jugar al billar en la celda, pero a escala micrométrica.
- El enfoque MAC también podría usarse para emular o interferir con afecciones de la enfermedad que involucran el posicionamiento de proteínas / orgánulos para estudiar mecanismos patogénicos y, en última instancia, ayudar al desarrollo de su intervención terapéutica, dijo el grupo en su publicación muy importante en la revista Angewandte Chemie .
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Materiales proporcionado por Universidad de Umea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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