Las proteínas se pueden controlar con luz de diferentes longitudes de onda. Incluso varios a la vez, gracias a una nueva herramienta.

Proteínas sensibles a la luz, también conocidas como herramientas optogenéticas, se puede encender y apagar mediante pulsos de luz, desencadenando así procesos celulares específicos. Un equipo de investigación de la Ruhr-Universität Bochum (RUB) ha caracterizado una nueva herramienta optogenética, la proteína parapinopsina, que se puede encender y apagar con señales de luz muy débiles y cortas. Las longitudes de onda de excitación necesarias para este propósito difieren mucho de las utilizadas por otras herramientas optogenéticas conocidas. Como consecuencia, es posible utilizar dos de estas herramientas simultáneamente. Los equipos encabezados por el profesor Stefan Herlitze y el profesor Klaus Gerwert informan sobre estos hallazgos en el artículo de portada de la revista. ChemBioChem a partir del 2 de marzo de 2020.

Proteína de pescado

Si bien los investigadores se habían centrado anteriormente principalmente en investigar la proteína melanopsina, ahora usaban parapinopsina. "Esta herramienta es una opsina, es decir, una proteína G acoplada, receptor 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. Al combinar estos enfoques experimentales, Los investigadores del Departamento de Biofísica crearon un primer modelo estructural tridimensional de parapinopsina utilizando métodos asistidos por computadora. “Este modelo estructural nos permitirá en el futuro formular hipótesis sobre la dinámica de los complejos mecanismos moleculares de la parapinopsina mediante simulaciones biomoleculares, "elabora el Dr. Till Rudack.

En el transcurso de esta colaboración RUB, Los investigadores demostraron que la parapinopsina de lamprea, a la que llamaron "lámpara UV", se puede usar para encender o apagar una vía de señalización de proteína G específica con luz de diferentes longitudes de onda. "Usamos luz ultravioleta para encender y luz en el rango de longitud de onda azul para apagar, "dice Dennis Eickelbeck.

Dado que el rango de longitud de onda utilizado para encender está muy dentro del rango UV, En teoría, la lámpara UV se puede utilizar simultáneamente con otras herramientas optogenéticas. "Por ejemplo, en el mismo experimento pudimos controlar una vía de señalización usando una lámpara UV con luz ultravioleta 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 3-D nos permitirá analizar y manipular la dependencia de la longitud de onda de la parapinopsina con el fin de adaptar la proteína para otras aplicaciones optogenéticas, "predice Klaus Gerwert.

De igual interés para los investigadores es el hecho de que la proteína es extremadamente sensible a la luz. Respectivamente, pulsos de luz extremadamente cortos de baja intensidad en el rango de milisegundos son suficientes para el control continuo de la vía de señalización correspondiente. Como resultado, Se reducen los posibles efectos nocivos de la radiación luminosa sobre las células.