精确调控:使用化学诱导二聚体系统研究细胞器功能

学术   科学   2024-10-21 07:30   北京  

本文通过ChatGLM/GPT进行辅助对近期Bio-protocol 期刊发表的方案进行解读和概括,若感兴趣请点击“阅读原文”查看详细的实验流程及试材。如果解读中有任何错误或遗漏,敬请指正

2024年10月5日,Bio-protocol 期刊在线发表了加拿大彼得·吉尔根研究与学习中心(Peter Gilgan Centre for Research and Learning)Peter K. Kim、Maxime Boutry团队题为“Acutely Modifying Phosphatidylinositol Phosphates on Endolysosomes Using Chemically Inducible Dimerization Systems”的方法文章。

https://doi.org/10.21769/BioProtoc.5078
关键词磷酸肌醇类 PI(4)P 化学诱导二聚化系统 内溶酶体 活细胞成像 高分辨率荧光显微镜

化学诱导二聚化系统(Chemically inducible dimerization system)一种生物学技术,它利用小分子化合物来诱导两个蛋白质结构域的相互作用和二聚化。这种方法允许研究者在细胞内精确地控制特定蛋白质的活性和位置,通过化学诱导剂的添加实现时间和空间上的调控。主要应用于研究蛋白质功能、信号传导途径、基因表达的调控以及细胞行为的控制

磷酸肌醇(Phosphoinositides)是细胞膜中的少见磷脂,通过特定位置的磷酸化和去磷酸化过程参与细胞信号传导和膜动态的调节。其中,PI(4)P和PI(3)P作为主要的磷酸肌醇类型,对内溶酶体的功能和动态起着至关重要的作用。磷酸肌醇不仅是细胞器膜身份的关键调节因子,还参与多种细胞过程,如自噬和内吞过程中溶酶体的管状化和裂解等。对磷酸肌醇水平的调节可以通过靶向特定细胞器的激酶或磷酸酶来实现。此外,文章还介绍了通过化学诱导二聚体系统来急性调节和实时监控内溶酶体膜上PI(4)P和PI(3)P水平的方法,为深入研究磷酸肌醇在细胞功能中的作用提供了一种有效工具


  • 使用GAI-GID1或FRB-FKBP化学诱导二聚体系统,能够实现对内溶酶体膜上PI(3)P和PI(4)P的急性消耗,并通过荧光标记的生物传感器进行实时监测。

  • 通过将磷酸酶的催化域与特定的膜定位信号融合,可以精确地将活性磷酸酶定位到内溶酶体或其他感兴趣的细胞器膜上,从而实现对特定磷酸肌醇的调控。

  • 该方法不仅适用于PI(3)P和PI(4)P,还可以通过修改系统组件来调控其他类型的磷酸肌醇。

  • 细胞信号传导研究
    通过精确调控特定细胞器膜上的磷酸肌醇水平,可以深入研究磷酸肌醇在细胞信号传导中的作用,特别是其在细胞增殖、分化和死亡等生物过程中的调控机制。
  • 疾病模型研究
    ‍通过模拟病理状态下细胞膜磷酸肌醇的改变,可以帮助研究特定疾病(如神经退行性疾病、癌症等)的分子机制,进一步开发针对这些病理改变的治疗策略。
  • 药物靶点验证
    利用这种系统来调节特定磷酸肌醇的水平,可以帮助验证潜在药物靶点的有效性和特异性,为药物开发提供重要的前期研究支持。


这个方法的可重复性已经被本文作加拿大彼得·吉尔根研究与学习中心(Peter Gilgan Centre for Research and Learning)Peter K. Kim、Maxime Boutry团队验证过,相关实验数据与结果发表在J Cell Biol,DOI:10.1083/jcb.202205128

温馨提示:积极引用本文不仅是对作者创新技术和科研共享的最佳肯定,也是确保实验可复现性的重要方式。

Yap, W. S., Kim, P. K. and Boutry, M. (2024). Acutely Modifying Phosphatidylinositol Phosphates on Endolysosomes Using Chemically Inducible Dimerization Systems. Bio-protocol 14(19): e5078. DOI: 10.21769/BioProtoc.5078.

Boutry, M., DiGiovanni, L. F., Demers, N., Fountain, A., Mamand, S., Botelho, R. J. and Kim, P. K. (2023). Arf1-PI4KIIIβ positive vesicles regulate PI(3)P signaling to facilitate lysosomal tubule fission. J Cell Biol. 222(9): e202205128.

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