【生物】活细胞内的“分子绘画（MAP）”技术
在古代，人们喜欢在树上刻下他们恋人的名字来见证永恒的爱情，而微雕艺术家们能够在一颗小米粒上绘制出生动的图案。然而这些传统的雕刻和绘画要比最近报道的在单个细胞表面实现的“分子绘画（Molecular Activity Painting，MAP）”图案（微米级别）大成千上万倍。
这项研究在德国马普化学基因组学中心的吴耀文课题组和德国多特蒙德大学及马普分子生理所的Leif Dehmelt课题组的合作下完成，论文第一作者是陈西博士和Muthukumaran Venkatachalapathy博士。这些细胞里的分子绘画不仅仅是科学家们找到的乐趣，更重要的是这些“绘画”可以用来操控细胞的功能，并最终阐释各种复杂细胞过程和疾病在分子水平的运作机制。
在这项工作中，一束共聚焦的激光用作“分子画笔”，将活细胞内的信号分子“墨水”绘在细胞膜“画板”上。这些分子“墨水”能够加以固定，防止因细胞膜的流动而变得模糊。一旦这些分子“墨水”涂在细胞膜上，它们就可以扮演细胞调控因子的角色，比如诱导细胞膜的收缩和伸展以及细胞迁移等。这些胞内信号分子构成的图案能够控制细胞内的收缩形态，而这些收缩性的结构在许多生理过程中扮演着重要角色，比如胚胎发育和癌细胞的扩散转移等。
这项MAP技术的核心是NvocTMP-Cl化学分子，该分子含有一个光敏基团（6-nitroveratroyloxycarbonyl，Nvoc）保护的甲氨苄啶分子通过聚乙二醇链与氯化烷基相连，NvocTMP-Cl分子通过其氯化烷基与固定在细胞表面的含有HaloTag的人工受体共价结合。经过405 nm的光照后，光敏基团Nvoc发生解离，从而激活了甲氨苄啶分子招募胞浆中的带有eDHFR标签的信号蛋白，这样信号蛋白即时地固定在细胞膜上并形成相应的图案，使科学家得以在分子水平对信号分子介导的信号通路进行即时调控和成像研究。可以说MAP技术提供了一种新的光化学遗传学研究工具。这项工作被《德国应用化学》选为热点文章（Hot paper）和内封面文章。
该论文作者为：Dr. Xi Chen, Dr. Muthukumaran Venkatachalapathy, Dominic Kamps, Simone Weigel, Ravi Kumar, Michael Orlich, Ruben Garrecht, Dr. Michael Hirtz, Prof. Christof M. Niemeyer, Dr. Yao-Wen Wu, Dr. Leif Dehmelt
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“Molecular-Activity Painting”: Switch-like, Light-Controlled Perturbations inside Living Cells
Angew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI: 10.1002/anie.201611432
吴耀文简介
吴耀文：德国马普化学基因组学中心实验室主任，主要研究方向是内膜运输调控机制以及细胞自噬的机制研究，发展新颖的化学方法对蛋白进行标记示踪用于监测细胞内信号传导和疾病诊断以及发展新的化学和光化学遗传学方法研究生物过程和发展精准医疗解决方案。
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