扩展 MyLOV 齿轮转换马达的光学调控工程化线状肌球蛋白及其收缩行为研究

《Nature Communications》：Engineering filamentous myosins for optical control of contractility

　　

摘要

要理解收缩性肌动蛋白-肌球蛋白系统的行为，需要对线状肌球蛋白的活性进行精确的时空控制。为此，我们开发了一种光学控制收缩性的工具，该方法通过扩展MyLOV系列齿轮转换马达来制造工程化的线状肌球蛋白，使其能够在蓝光照射下改变运动速度。我们利用体外单分子追踪技术、重组肌动蛋白网络中的收缩性实验以及活细胞中的收缩现象成像来研究这些工程化线状肌球蛋白的特性。在体外实验中，当受到蓝光照射时，这些齿轮转换型线状肌球蛋白会改变其运动速度和/或方向；同时，通过蓝光还可以调节它们在肌动蛋白网络中的收缩速率。在细胞中，这类线状肌球蛋白能够实现对外突结构、细胞迁移以及细胞流动的光学控制。最后，我们还设计了一种新型线状肌球蛋白，使其仅在蓝光作用下与肌动蛋白发生交互作用。这类工程化线状肌球蛋白可用于研究收缩系统中的自组织现象和机械转导机制，无论是体外还是体内（包括细胞和组织环境）。