藍(lán)光可以觸發(fā)Wnt信號(hào)通路

藍(lán)光正在闡明對(duì)胚胎發(fā)育、組織維持和癌癥發(fā)生的關(guān)鍵信號(hào)通路的新理解。

伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究人員開發(fā)了一種使用藍(lán)光激活青蛙胚胎中 Wnt(發(fā)音為“wint”)信號(hào)通路的方法。研究小組表示，該通路在動(dòng)物和人類發(fā)育中發(fā)揮著廣泛的作用，利用光對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)的能力將使研究人員能夠更好地研究其各種功能。

由生物化學(xué)教授張凱和比較生物科學(xué)教授楊敬領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)在Journal of Molecular Biology上發(fā)表了研究成果，并被選為特色通訊，占論文的前1%。

Wnt 通路由細(xì)胞表面的受體激活，該受體觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。張說(shuō)，太多或太少的信號(hào)都可能是災(zāi)難性的，這使得使用刺激細(xì)胞表面受體的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究該途徑變得非常困難。

“在胚胎發(fā)育過(guò)程中，Wnt 調(diào)節(jié)許多器官的發(fā)育，如頭部、脊髓和眼睛。它還維持成人許多組織中的干細(xì)胞：雖然 Wnt 信號(hào)不足會(huì)導(dǎo)致組織修復(fù)失敗，但可能會(huì)導(dǎo)致 Wnt 信號(hào)升高在癌癥中，”楊說(shuō)。

張說(shuō)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)調(diào)節(jié)這些途徑，例如化學(xué)刺激，很難達(dá)到必要的平衡。為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員設(shè)計(jì)了受體蛋白以響應(yīng)藍(lán)光。通過(guò)這種方法，他們可以通過(guò)調(diào)節(jié)光的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間來(lái)微調(diào) Wnt 水平。

“光作為一種治療策略已經(jīng)被用于光動(dòng)力療法，具有生物相容性的優(yōu)點(diǎn)，并且在暴露區(qū)域沒有殘留效應(yīng)。然而，大多數(shù)光動(dòng)力療法通常使用光來(lái)產(chǎn)生高能化學(xué)物質(zhì)——例如活性氧—— - 沒有區(qū)分正常組織和患病組織，就不可能進(jìn)行針對(duì)性治療，”張說(shuō)。“在我們的工作中，我們已經(jīng)證明藍(lán)光可以激活青蛙胚胎不同身體隔間內(nèi)的信號(hào)通路。我們?cè)O(shè)想對(duì)細(xì)胞功能的空間定義刺激可以減輕脫靶毒性的挑戰(zhàn)。”

研究人員通過(guò)促進(jìn)青蛙胚胎的脊髓和頭部發(fā)育，展示了他們的技術(shù)并驗(yàn)證了其可調(diào)性和敏感性。他們假設(shè)他們的技術(shù)也可以應(yīng)用于其他已被證明難以靶向的膜結(jié)合受體，以及共享 Wnt 通路的其他動(dòng)物，從而更好地了解這些通路如何調(diào)節(jié)發(fā)育——以及當(dāng)它們發(fā)生時(shí)會(huì)發(fā)生什么刺激過(guò)度或不足。

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