As proteínas podem ser controladas com luz de diferentes comprimentos de onda. Mesmo vários de uma vez, graças a uma nova ferramenta.

Proteínas sensíveis à luz, também conhecido como ferramentas optogenéticas, pode ser ligado e desligado por pulsos de luz, desencadeando assim processos celulares específicos. Uma equipe de pesquisa da Ruhr-Universität Bochum (RUB) caracterizou uma nova ferramenta optogenética, a proteína parapinopsina, que pode ser ligado e desligado com sinais de luz muito fracos e curtos. Os comprimentos de onda de excitação necessários para este propósito diferem muito daqueles usados ​​por outras ferramentas optogenéticas conhecidas. Consequentemente, é possível usar duas dessas ferramentas simultaneamente. As equipes chefiadas pelo professor Stefan Herlitze e pelo professor Klaus Gerwert relatam essas descobertas na matéria de capa da revista ChemBioChem a partir de 2. março de 2020.

Proteína de um peixe

Embora os pesquisadores tenham se concentrado principalmente na investigação da proteína melanopsina, eles agora usavam parapinopsina. "Esta ferramenta é uma opsina, ou seja, uma proteína G acoplada, receptor sensível à luz do órgão pineal da lampreia japonesa, "explica Dennis Eickelbeck do Departamento de Zoologia Geral e Neurobiologia do RUB. Os pesquisadores usaram métodos eletrofisiológicos e ópticos para analisar o receptor. Combinando essas abordagens experimentais, os pesquisadores do Departamento de Biofísica criaram um primeiro modelo estrutural 3-D de parapinopsina usando métodos auxiliados por computador. "Este modelo estrutural nos permitirá, no futuro, formular hipóteses sobre a dinâmica dos complexos mecanismos moleculares da parapinopsina usando simulações biomoleculares, "elabora o Dr. Till Rudack.

No decorrer desta colaboração RUB, os pesquisadores demonstraram que a lampreia parapinopsina - que eles chamaram de "lâmpada UV" - pode ser usada para ligar ou desligar uma via de sinalização de proteína G específica com luz de diferentes comprimentos de onda. "Usamos luz ultravioleta para ligar e luz na faixa de comprimento de onda azul para desligar, "diz Dennis Eickelbeck.

Uma vez que a faixa de comprimento de onda usada para ligar está muito na faixa de UV, A lâmpada UV pode teoricamente ser usada simultaneamente com outras ferramentas optogenéticas. "Por exemplo, no mesmo experimento, poderíamos controlar uma via de sinalização usando lâmpada UV com luz UV e azul e usar outra ferramenta optogenética com luz verde e vermelha para outra via de sinalização, "explica Dennis Eickelbeck." No futuro, o modelo 3-D nos permitirá analisar e manipular a dependência do comprimento de onda da parapinopsina, a fim de adaptar a proteína para outras aplicações optogenéticas, "prevê Klaus Gerwert.

De igual interesse para os pesquisadores é o fato de que a proteína é extremamente sensível à luz. De acordo, pulsos de luz extremamente curtos de baixa intensidade na faixa de milissegundos são suficientes para o controle contínuo da via de sinalização correspondente. Como resultado, os potenciais efeitos nocivos da radiação luminosa nas células são reduzidos.