科學家利用光遺傳學研究震蕩信息能夠在細胞間傳遞

　　基因表達是指細胞在生命過程中，把儲存在DNA順序中遺傳信息經過轉錄和翻譯，轉變成具有生物活性的蛋白質分子。基因表達的時間控制對細胞功能和命運起到至關重要的作用，一些基因，如Notch效應子基因Hes1，就表現出了快速的mRNA合成后又基于負反饋信號后而降解的基因表達振蕩模式。科學家利用光遺傳方法創造出具有快速時空精度的人工振蕩模式，并利用生物發光或熒光報告基因在單細胞水平進行振蕩探測。然而，科學家目前尚不清楚這種震蕩信息是否可以傳遞給相鄰細胞。

　　Isomura等（Genes Dev，2017）研發出一種聯合光遺傳學和生物發光的方法來研究這種震蕩信息是否能在細胞間進行傳遞。在光敏的信號發送細胞里，他們利用由光氧電壓（LOV）結構域蛋白Vivid（VVD）組成的經修飾的光激活操控GAVPO系統，在藍光照射下，與p65轉錄激活結構域一起組成一個活性同質二聚體。該復雜結構通過與上游的激活序列進行結合，驅動了Notch效應子配體δ的短暫表達，δ與相鄰光敏細胞上的Notch受體相互作用，該光敏細胞包含了一個不穩定的生物發光Hes1報告基因及其振蕩器回路。對GAVPO表達細胞周期性的藍光照射，基于照射的時長，會在臨近細胞里生產出Hes1震蕩現象。

　　總體而言，這種光遺傳生物發光系統能夠以時空分辨率檢測細胞間的通訊。

　　編輯點評

　　光遺傳學開拓的全新領域也激發了科學家更多的想法，比如為什么光控受體一定要是蛋白質呢？是否可以有DNA、RNA的光感受器，來加入光遺傳學的工具箱？未來是不是還有機械遺傳學，用納米顆粒甚至智能小機器人來提供局部機械刺激給細胞呢？