在蓝色光下混合的蛋白质

生物学当前面临的挑战之一是了解快速变化的现象。有趣的是，其中只有一小部分是由于蛋白质分离作用，大多数生物学事件受到蛋白质共同作用的调节。基础科学研究所(IBS)认知与社会中心的研究人员开发了一种名为“CRY2clust”的新工具，以响应蓝光触发蛋白质簇形成。与现有方法相比，这种新技术具有更快的响应速度和更高的光敏感性。发表于Nature Communications，这一新工具可以促进我们对无数分子和细胞机制的理解。

CRY2clust基于称为隐花色素2(CRY2)的光感受器蛋白，其源自拟南芥植物。CRY2介导植物生长和发育，更具体地，CRY2的一部分，称为CRY2光解酶同源区(CRY2PHR)，使该蛋白质响应于阳光的蓝色部分而聚集。

CRY2PHR的特征已经吸引了科学家们的注意，他们将其作为光遗传学的工具，这是一种基于生物学和光学的创新技术，可以用激光对人工控制生物事件。由于光遗传学，可以在特定的位置和时间轻松打开和关闭明确定义的细胞活动。例如，与CRY2PHR结合的目的蛋白质在蓝光存在下聚集在一起并且当光被关闭时分解，导致不同的生物学效应。然而，科学家已经报道，该系统的效率根据与CRY2PHR结合的靶蛋白的类型而显着变化，限制了其使用。IBS团队希望改进它：“CRY2的3D结构尚未定义，

由IBS研究人员CRY2clust开发的新型光遗传学工具由CRY2PHR和9个氨基酸残基组成，其设计旨在最大限度地提高其性能。与其他CRY2衍生的光遗传学系统(如CRY2olig)相比，CRY2clust分别在打开和关闭光时触发更快的蛋白质结合和解离。它在较低的蓝光强度(90微瓦/ mm2)下起作用。此外，由于它不会在称为核斑点的核结构中积累，因此研究核过程可能是有用的。

该团队成功地将CRY2clust应用于两种可用的光遗传工具：OptoSTIM1和Raf1。2015年，同一个IBS研究中心创建了一个光控通道的钙通道OptoSTIM1，并用它来改善鼠标记忆。在这两种情况下，用CRY2clust代替CRY2PHR可以​​提高系统的速度和性能。

“我们已经提出了一种新的动态光遗传学工具来研究蛋白质同源寡聚化，即聚类，这可能对生物学家的工具包有用，”本研究的主要作者HEO Won Do教授总结道。该团队目前正致力于开发用于神经科学的新光遗传学系统。