分享一篇发表在nature chemical biology上的文章：Temperature-responsive optogenetic probes of cell signaling，通讯作者是来自宾夕法尼亚大学的Lukasz J. Bugaj教授，该课题组的研究方向是利用光活化工具来探索细胞信号传导和细胞行为的原理。
光遗传探针是通过光诱导来控制细胞内生物化学过程，为人们精确操纵一系列生物过程提供了的工具集。Ras和磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）是细胞重要的信号调节器，目前Ras或PI3K的光遗传激活是通过光诱导蛋白质异源二聚化进行信号效应因子的膜募集来实现的。然而这种方法的局限性在于使用两种不同蛋白，并需要对两种成分进行合适的化学计量调整，这导致了它难以运用于组织和生物体内。本文研究用来调控细胞信号的是一种单组分膜转位光感受器BcLOV4。BcLOV4是来自Botrytis cinerea的一种光-氧-电压光感受器（Light–oxygen–voltage，LOV），它通过蓝光开关静电相互作用与阴离子质膜磷脂动态结合，这种可逆的结合在光照停止后几秒钟内停止。作者最初的目标是构建和表征基于BcLOV4的Ras和PI3K的光激活探针，并且意外地发现了BcLOV4的膜转位和信号激活不仅对蓝光有响应，而且对温度也有响应。于是，作者分别构建了调控Ras（BcLOV-SOS cat）和PI3K（BcLOV-iSH）的BcLOV4基本模块，利用微孔板照明装置来执行时间过程刺激以及精确控制温度的实验，通过免疫染色和定量来评估相关通路的活性。结果表明，持续刺激情况下（60分钟），相关信号通路会迅速且完全衰减。衰减动力学与样品温度、光强度相关，温度越高衰减越快，光强度越高衰减也越快，这表明BcLOV4 不仅是一个光传感器，而且还是一个温度传感器。
接下来作者对BcLOV对温度和光的依赖性进行建模，开发了一个计算模型来解释和预测BcLOV-mCherry 的膜转位动力学。假设除蓝光激活（k1）和失活（k2）两个状态外，还存在温度灭活（k3）状态。作者控制实验温度和曝光条件，获得了固定的k1和k2值，并测出k3和温度有很强的指数依赖性，并使用这些参数生成了二维热图，用来描述BcLOV4膜定位衰减率和温度、光照的函数关系。
在低于30 °C时，BcLOV4的单组分性质和低自发衰减率非常适合进行组织和模型生物的实验，作者在斑马鱼中观察到持续的BcLOV-mCherry膜定位，以及BcLOV-SOScat的表达和下游Erk持续激活。最后，作者表示BcLOV4独特的光和温度响应性，可以在细胞中与多种蓝光敏感工具正交使用。综上，本文报道了具有光和温度敏感性的单组分传感器BcLOV4。本文作者：MB
责任编辑：WQW
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-021-00917-0文章引用：DOI：10.1038/s41589-021-00917-0
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