Ученые создали платформу для точного контроля активности белков и РНК в живых клетках

Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61322-y

Исследовательская группа KAIST под руководством профессора Вон До Хё (кафедра биологических наук) разработала оптогенетическую платформу RELISR (REversible LIght-induced Store and Release), которая позволяет точно контролировать хранение и высвобождение белков и мРНК в живых клетках и организмах.

Традиционные оптогенетические системы конденсатов имели ограничения из-за зависимости от неспецифических мультивалентных взаимодействий, что могло приводить к непреднамеренному захвату или высвобождению эндогенных молекул. RELISR преодолевает эти ограничения, используя высокоспецифичные белок-белковые (нанобелки–антигены) и белок-РНК (MCP–MS2) взаимодействия, что позволяет избирательно и обратимо компартментализировать целевые белки или мРНК внутри искусственных безмембранных конденсатов.

В темноте RELISR стабильно удерживает целевые молекулы внутри конденсатов, физически изолируя их от клеточной среды. При стимуляции синим светом конденсаты быстро растворяются, высвобождая запасенные белки или мРНК, которые немедленно восстанавливают свои клеточные функции или трансляционную активность. Это позволяет обратимо и быстро модулировать молекулярную активность в ответ на оптические сигналы.

Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61322-y

Исследователи продемонстрировали, что RELISR позволяет временно и пространственно регулировать активность белков и трансляцию мРНК в различных типах клеток, включая культивируемые нейроны и ткани печени мышей. Сравнительные исследования показали, что RELISR обеспечивает более надежный и обратимый контроль трансляции по сравнению с предыдущими системами, основанными на пространственной транслокации. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61322-y

Профессор Хё заявил: «RELISR — это универсальный оптогенетический инструмент, который позволяет точно контролировать функции белков и мРНК в определенное время и в определенных местах живых систем. Мы ожидаем, что эта платформа найдет широкое применение в исследованиях клеточной сигнализации, нейронных цепей и разработке терапевтических методов. Кроме того, сочетание RELISR с редактированием генома или тканеспецифичной доставкой может расширить его применение в молекулярной медицине».

Исследование проводилось под руководством профессора Хё при участии доктора Чаён Ли (первый автор), доктора Дасуль Ю (соавтор) и профессора ЁнгКёна Парка (соавтор, кафедра физики), чья группа провела количественный анализ биологических изменений, вызванных RELISR в клетках.

Дополнительная информация: Chaeyeon Lee et al, Optogenetic storage and release of protein and mRNA in live cells and animals, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61322-y

Источник: The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)