Science：科学家成功利用光实现对细胞逻辑网络的控制

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蛋白质是维持机体生命活动的重要分子，蛋白质能够帮助携带氧气、构建组织、进行DNA复制，同时还能够协调细胞间的诸多“事件”。如今来自美国北卡大学教堂山分校的研究人员通过研究开发出了一种新方法，该方法能够轻松利用开关来控制机体细胞中蛋白质的功能发挥，这就为研究者提供了一种新型的研究工具，而研究者仅利用光就能深入研究多种疾病的发病原因了，相关研究刊登于国际杂志Science上。

文章中，研究者利用光遗传学技术进行研究，这项技术开发于2000年初期，其能够帮助科学家利用光来激活或失活蛋白质从而开启或关闭大脑细胞的表达，当然该技术还能够帮助研究人员研究个体大脑回路的作用原理以及大脑回路同机体不同行为表现之间的关联。但目前光遗传学存在一定的局限性，利用光仅能控制少量蛋白的表达。

在这项最新研究中，研究人员就对光遗传学技术进行了扩展，使其在不改变蛋白质功能的前提下能够有效控制一系列蛋白的表达，从而就能够使光控蛋白发挥自己应有的功能，这种光控蛋白在细胞中的任何地方都能够正常表达，因此研究者们就能够根据这些蛋白开启/关闭的位置来研究蛋白质发挥功能的机制。研究者Hahn教授说道，我们能够利用光对完整的蛋白质来进行深入研究，我们所开发的这种光控开关是通用的，而且速度非常快，其能够对蛋白质进行快速开启/关闭，通过改变光的强度就能够控制激活或失活蛋白的水平，而且通过控制光照的时间，也能够控制细胞中不同位置的蛋白被激活表达的时间。

细胞行为的很多方面都依赖蛋白活性的短暂快速改变，但这些改变往往会在确定的位置发生，相同的蛋白如果在不同的地方被激活，其就会诱发细胞产生一系列不同的变化；在这项研究中，研究人员利用一种复杂的计算方法在不改变蛋白质正常功能的前体下，鉴别出了蛋白质中能够被修饰的部位，同时研究者还发现，蛋白质表面经常存在的环状蛋白结构也能够被光进行修饰。

研究者表示，这种新型技术能够帮助他们对生命系统中的蛋白质进行深入研究，而生命系统中的蛋白质能够正常发挥作用，并且展现出其复杂性；对蛋白质进行有效地操控就能够为科学家们提供机会来研究人类多种疾病的发病机制，因为很多疾病的发生常常是由于单一蛋白的异常调节或表达而引起的。后期研究者们还将继续深入研究探索开发出一系列新型方法来研究细胞中蛋白质的功能，从而为阐明多种人类疾病的发病机制提供一定的研究线索和思路。

原始出处：

Onur Dagliyan1,2,3, Miroslaw Tarnawski4, Pei-Hsuan Chu3, David Shirvanyants2, Ilme Schlichting4, Nikolay V. Dokholyan1,2,*, Klaus M. Hahn3,*Engineering extrinsic disorder to control protein activity in living cells.Science doi:10.1126/science.aah3404