《光遺傳學技術調控PI3K/AKT信號通路及其細胞生理的套用研究》是依託浙江大學，由許迎科擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：光遺傳學技術調控PI3K/AKT信號通路及其細胞生理的套用研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：許迎科
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光遺傳學結合光學與遺傳學的研究手段，實現對細胞內特定信號分子的快速與可逆性的人為激活，並控制細胞的生理活動，在細胞生物學的研究中有廣闊的套用前景。本課題研究將基於植物光受體蛋白來源的CRY2/CIBN光控元件，研究開發哺乳動物細胞內PI3K/AKT信號轉導通路的特異性光遺傳學調控的新技術 。由於PI3K/AKT信號通路在諸多的細胞生理過程中發揮重要作用，本研究將結合光遺傳學技術與螢光顯微成像，通過精確剖析PI3K及AKT兩個信號通路分子在調控脂肪細胞GLUT4囊泡膜轉運過程中的控制位點，揭示兩者作用的分子機制。研究還將套用 FRAP技術，實現PI3K信號分子的細胞局部區域的光調控，深入研究此信號通路在控制細胞遷移及其相關蛋白運動中的調節機制。本研究所建立的新的研究方法將為以後開展其他類似信號通路的光調控研究，以及更深入開展PI3K/AKT信號通路在其他細胞生理活動中的調控研究奠定基礎。
結題摘要
光遺傳學技術結合蛋白的遺傳學表達與雷射的光控和成像，可實現對細胞內特定信 號通路分子的快速激活與調控，在細胞生物學的研究中具有廣闊的套用前景。本課題研究基於植物光受體蛋白來源的 CRY2/CIBN 光控元件，研究開發了哺乳動物細胞內PI3K/AKT信號轉導通路光控激活的特異性光遺傳學調控的新技術。在此基礎上，本研究還結合光遺傳學技術與螢光顯微成像，通過雷射人為的調控PI3K/AKT信號通路的激活來實現對細胞內囊泡運輸的控制與腫瘤細胞的EMT的發生，深入揭示PI3K/AKT信號分子在GLUT4囊泡轉運與腫瘤發生中的調控機制。本研究發現單純的光控激活PI3K足夠引起脂肪細胞中GLUT4囊泡的膜轉運。AKT作為PI3K下游的重要調控因子，在GLUT4囊泡的轉運中起了不可或缺的作用，然而細胞中仍然存在AKT非依賴性的信號通路，在胰島素刺激下的GLUT4囊泡轉運中發揮作用。此外，套用FRAP的雷射定位激活，研究發現AKT除了調控GLUT4囊泡的胞內轉運外，還能在空間上調控囊泡的分泌。這些研究成果為今後更深入研究GLUT4囊泡運輸的調控及糖尿病疾病提供技術與理論基礎。本研究還進一步將PI3K/AKT信號通路的光激活元件用於腫瘤細胞的研究中，揭示了PI3K信號通路在A549肺癌細胞的EMT發生過程中的重要作用。通過開發可控的LED光源陣列，實現了PI3K信號的定量操控以及EMT的誘導發生，為研究腫瘤細胞的EMT的發生機理奠定了科學基礎。總之，本課題研究所建立的新的技術與研究方法將為以後開展其他類似信號通路的光調控研究，以及更深入開展PI3K/AKT信號通路在其他細胞生理活動中的調控研究打下基礎。
