藍光可以觸發(fā)Wnt信號通路

藍光正在闡明對胚胎發(fā)育、組織維持和癌癥發(fā)生的關鍵信號通路的新理解。

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

由生物化學教授張凱和比較生物科學教授楊敬領銜的研究團隊在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 通路由細胞表面的受體激活，該受體觸發(fā)細胞內(nèi)的級聯(lián)反應。張說，太多或太少的信號都可能是災難性的，這使得使用刺激細胞表面受體的標準技術研究該途徑變得非常困難。

“在胚胎發(fā)育過程中，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胞：雖然 Wnt 信號不足會導致組織修復失敗，但可能會導致 Wnt 信號升高在癌癥中，”楊說。

張說，通過標準方法來調(diào)節(jié)這些途徑，例如化學刺激，很難達到必要的平衡。為了解決這個問題，研究人員設計了受體蛋白以響應藍光。通過這種方法，他們可以通過調(diào)節(jié)光的強度和持續(xù)時間來微調(diào) Wnt 水平。

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

研究人員通過促進青蛙胚胎的脊髓和頭部發(fā)育，展示了他們的技術并驗證了其可調(diào)性和敏感性。他們假設他們的技術也可以應用于其他已被證明難以靶向的膜結合受體，以及共享 Wnt 通路的其他動物，從而更好地了解這些通路如何調(diào)節(jié)發(fā)育——以及當它們發(fā)生時會發(fā)生什么刺激過度或不足。

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