Ученые научились восстанавливать функции клеток с помощью света
Оптогенетика - это метод, который разрабатывается уже несколько лет и направлен на объединение оптики и генетики для использования света для управления функцией клеток. Исследователи теперь используют оптогенетику для улучшения функции поврежденных митохондрий. Митохондрии широко известны как электростанция клетки; эти органеллы несут свой собственный крошечный геном и, хотя они являются важными генераторами энергии, у них также есть другие важные функции.
ти, называемые делением, для поддержания баланса в клетках. Но слияние и деление, которые контролируются посредством экспрессии генов, могут стать несбалансированными, когда митохондрии не функционируют, объяснил Цзяцзе Диао, доктор философии Медицинского колледжа Университета Цинциннати. Этот митохондриальный дисбаланс связан с целым рядом заболеваний, включая некоторые виды рака и нейродегенеративные заболевания.
Ученые обнаружили, что маленькие мешочки в клетке, называемые лизосомами, могут играть определенную роль в делении митохондрий. Когда митохондрия соприкасается с лизосомой, лизосома может разлагать митохондрию на мелкие кусочки. В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, исследователи использовали оптогенетику, чтобы соединить митохондрии и лизосомы вместе в поврежденных клетках и вызвать деление, которое восстановило клеточную функцию.
В этом исследовании ученые использовали генетические инструменты для маркировки митохондрий и лизосом, каждая из которых имеет свой белок, который активируется синим светом. Лизосомы были помечены криптохромом из Arabidopsis thaliana (CRY2), а митохондрии были помечены взаимодействующей с криптохромом основной спиралью-петлей-спиралью (CIB). CRY2 и CIB сольются друг с другом, когда на них будет падать синий свет. Когда белки собираются вместе, это также объединяет прикрепленные митохондрии и лизосомы, вызывая деление.
Диао отметил, что у некоторых пациентов есть массивные митохондрии (например, при заболеваниях печени), которые необходимо разделить на более мелкие части, чтобы их клетки снова нормально функционировали. Этот метод может быть им полезен. Это также может быть полезно при лечении рака; если митохондрии в раковых клетках разрушаются, они теряют свой источник энергии и умирают. "Без нормальных функциональных митохондрий все раковые клетки будут убиты".
Поскольку свет стимулирует только определенные белки, Диао отметил, что таким образом можно использовать гораздо более целенаправленный подход. Свет также воздействует только на клетки, которые подвергаются воздействию, поэтому здоровые клетки могут быть сохранены. Хотя существуют и другие способы вызвать деление митохондрий, Диао предположил, что оптогенетика безопаснее, поскольку в ней не используются химические или токсичные вещества.
Исследователи работают над разработкой новых инструментов и с другими цветами света. Для работы с тканями человека, вероятно, потребуются более длинные волны, так что это применение все еще в будущем.