科学家利用光遗传学研究震荡信息能够在细胞间传递

科学家利用光遗传学研究震荡信息能够在细胞间传递

　　基因表达是指细胞在生命过程中，把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译，转变成具有生物活性的蛋白质分子。基因表达的时间控制对细胞功能和命运起到至关重要的作用，一些基因，如Notch效应子基因Hes1，就表现出了快速的mRNA合成后又基于负反馈信号后而降解的基因表达振荡模式。科学家利用光遗传方法创造出具有快速时空精度的人工振荡模式，并利用生物发光或荧光报告基因在单细胞水平进行振荡探测。然而，科学家目前尚不清楚这种震荡信息是否可以传递给相邻细胞。

　　Isomura等（Genes Dev，2017）研发出一种联合光遗传学和生物发光的方法来研究这种震荡信息是否能在细胞间进行传递。在光敏的信号发送细胞里，他们利用由光氧电压（LOV）结构域蛋白Vivid（VVD）组成的经修饰的光激活操控GAVPO系统，在蓝光照射下，与p65转录激活结构域一起组成一个活性同质二聚体。该复杂结构通过与上游的激活序列进行结合，驱动了Notch效应子配体δ的短暂表达，δ与相邻光敏细胞上的Notch受体相互作用，该光敏细胞包含了一个不稳定的生物发光Hes1报告基因及其振荡器回路。对GAVPO表达细胞周期性的蓝光照射，基于照射的时长，会在临近细胞里生产出Hes1震荡现象。

　　总体而言，这种光遗传生物发光系统能够以时空分辨率检测细胞间的通讯。

　　编辑点评

　　光遗传学开拓的全新领域也激发了科学家更多的想法，比如为什么光控受体一定要是蛋白质呢？是否可以有DNA、RNA的光感受器，来加入光遗传学的工具箱？未来是不是还有机械遗传学，用纳米颗粒甚至智能小机器人来提供局部机械刺激给细胞呢？