抗性基因资源与分子发育北京市重点实验室

       近日，新一期的《德国应用化学，Angewandte Chemie International Edition》杂志以封面文章发表了王友军教授课题组与美国Texas A&M University 医学院 Zhou Yubin教授实验室合作开发的一项新的技术，光控“闸门” 调控兴奋型胞钙离子的进出，继而调控细胞的生理活动，为心脑血管疾病或神经系统疾病提供了新的治疗策略。

　　

　　

　　

　　

　　

　　封面图                              光控“闸门” 调控兴奋型胞钙离子的进出

　　a） OptoRGK对电压门控通道的光控抑制                          b） OptoRGK介导的对HL-1 心肌细胞中钙震荡的光控抑制

　　　

　　电压门控钙通道（voltage-gated calcium channel, CGCCs or CaV） 广泛分布在心脑血管及神经组织中，调控着一系列的生理过程如基因转录，神经递质和激素的释放、肌肉收缩等。该通道功能异常通常会引发心脑血管疾病和神、经系统紊乱。因此， CaV通道及其所介导的钙信号是临床治疗上的重要靶点。靶向CaV通道的钙离子抑制剂在临床上已经使用了二三十年如第一代的硝苯地平片（Nifedipine），广泛应用于治疗心脑血管紊乱包括高血压，冠心病，心律失常等。但是，长期服用这些这些小分子药物也给病人带了一系列的毒副作用。　

　　该研究的共同第一作者王友军教授课题组的直博生刘金豆和Texas A&M University的Ma Guolin 博士通过基因工程技术，改造了CaV通道的负调控蛋白（RGK GTPase），同时引入光敏感蛋白，利用光照条件调控CaV通道的活性。通过大量的设计，改造，优化组合，他们终于在兴奋型细胞中搭建了光控“闸门”，即光照阻断钙离子的进入；光源移去后，钙离子顺利流入。这一基于光遗传学技术的平台被称为optoRGK。与传统的钙离子抑制剂自身的抗药性，毒副作用以及没有靶向性相比，optoRGK 可以提供了精准的靶向，利用光照来替代传统药物，显示了极大的潜力。

　　RGK GTPases 作为CaV 钙通的抑制蛋白，从基因治疗的角度在概念上已经证明可以应用于心脏疾病的治疗， 如心房颤动。研究者们下一步的计划optoRGK能够应用在心脏疾病的模型组织中。 另外， CaV 钙通道参与一系列生理或病理的过程，optoRGK 也为此提供了很好的平台研究CaV 钙通道的机制和功能。　

　　本研究受自然科学基金面上项目NSFC-31471279和NSFC-81728019、北京师范大学自主科研基金资助项目2017STUD20的资助。