#可控蛋白质功能的纳米“计算机”研制成功#[微风]美国宾夕法尼亚州立大学研究人员首次研制出一种纳米“计算机”，可控制参与细胞运动和癌症转移的特定蛋白质的功能。这项发表在16日《自然·通讯》上的研究，为构建用于癌症和其他疾病的复杂设备铺平了道路。

宾夕法尼亚州立大学医学院尼古莱·多霍利安教授及其同事创造了一个类似晶体管的“逻辑门”，可执行计算操作，由多个输入控制一个输出。

多霍利安称，这个逻辑门是一个重要的里程碑，因为它展示了在蛋白质中嵌入条件去操作并控制其功能的能力。这将给更深入地了解人类生物学和疾病，以及精准疗法的开发带来可能性。

逻辑门包括两个传感器域，旨在响应两个输入——光和药物雷帕霉素。研究团队瞄准了蛋白质焦点黏附激酶（FAK），因为它涉及细胞黏附和运动，这是转移性癌症发展的初始步骤。

研究人员首先在编码FAK基因中引入一个名为uniRapr的雷帕霉素敏感域，该域之前由实验室设计和研究过。然后，研究人员引入对光敏感的域LOV2。对两个域进行优化后，研究人员将它们组合成一个最终的逻辑门设计。

研究团队将修改后的基因插入HeLa癌细胞，并使用共聚焦显微镜在体外观察细胞。他们分别研究了每个输入对细胞行为的影响，以及组合输入的综合影响。研究发现，他们不仅可以使用光和雷帕霉素快速激活FAK，而且这种激活导致细胞内部发生变化，从而增强了它们的黏附能力，最终降低了运动性。研究人员称，这是第一次证明可在活细胞内构建一种可控制细胞行为的功能性纳米“计算机”。

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Nat Chem Biol：新型光遗传学工具cpLOV2助力远程基因工程控制

【导读】2021年5月6日，Texas A&M University的周育斌教授课题组，中科院合肥物质科学研究院的王俊峰研究员课题组，University of Massachusetts Medical School的韩纲教授课题组以及Texas A&M University的黄韵教授课题组合作（文章的共同第一作者为何涟博士，朱磊博士，谭鹏博士以及黄凯）在Nature Chemical Biology上发表了题为Circularly permuted LOV2 as a modular photoswitch for optogenetic engineering 的文章。

来源:brainnews

【Nat Comm|周玉斌与韩卫东合作拓展光遗传学工具应用范围】在过去十几年中，光遗传学工程飞速发展并广泛应用于神经生物学、免疫学、细胞生物学、发育生物学等诸多领域。以往大部分光遗传学研究主要集中在编辑目标蛋白以达到在细胞或者组织水平上应用“光”调控相应的信号通路。
近日，美国德州农工大学周玉斌与浙江大学医学院附属邵逸夫医院韩卫东课题组在Nature Communications 杂志合作发表了研究论文，该研究利用系列光遗传学工具探索CRAC（Ca2+ release-activated Ca2+ channel）通道的结构与功能的关系，通过将光敏蛋白（CRY2, LOV2）与STIM1分子的不同结构域结合，重构由非侵入性“光源”控制的CRAC通道：包括光调控钙离子进入、光调控STIM1分子内不同结构域的相互作用、光调控STIM1-ORAI分子间的相互作用，以及光调控STIM1与细胞膜和微管等细胞器的相互作用。同时，这些光遗传学工具与目标蛋白的融合，不仅实时快捷地比较了STIM同源蛋白之间的差异、鉴定了STIM1 CC1/SOAR 之间的结合位点和STIM1 核心的聚合区域，同时还动态地研究了STIM1与细胞器的作用。另外，该研究还创造性地将光遗传学编辑的CRAC通路与荧光高通量筛选结合，可以快速鉴定STIM1突变位点，用于癌症关联的STIM1突变的功能研究。https://t.cn/A67qGLx5