抗性基因资源与分子发育北京市重点实验室

　　近日，基于课题组最近在抑制Cav的光遗传学工具的研究工作，王友军教授作为通讯作者与美国德州农工大学的Zhou Yubin实验室受邀在Science Bulletin杂志（IF:4.136）评述光遗传学钙工具的研究进展，发表题为“Let there be light: a bright future for Ca2+ signaling”的文章。德州农工大学的Ma Guolin为该文章的第一作者，2015级直博生刘金豆为第二作者。

　　钙离子作为细胞内的第二信使，参与调控细胞及组织的众多钙依赖性的生命活动及生理过程包括基因表达、神经递质传递、肌肉收缩等。细胞内钙离子平衡被多种相关蛋白严格调控，而该平衡被打破将导致癌症、心血管疾病、神经退行性疾病的产生。因此，具有高时空分辨率的钙信号调节工具急需被研发以治疗钙信号紊乱导致的疾病。

　　光遗传学技术通过将光学和遗传学相结合，能够在时空上精确地调控细胞内的生理活动。该文章回顾了利用光遗传学开发的调控钙信号的工具，包括光敏感通道ChR2、以钙调蛋白为基础的Opto-XRs、受体酪氨酸激酶为基础的Opto-RTKs等。然而这些光遗传学工具存在着离子选择性差、精确度低等缺点。研究工作者们后续利用构成CRAC通道的STIM和Orai1蛋白构建了OptoSTIM1和Opto-CRAC，它们能够高度精确地调控细胞内的钙水平，具有高时空分辨率；且能够引发NFAT的核转位现象，调控下游基因表达。另外，Zhou Yubin实验室与王友军课题组最近开发的Opto-RGK的光遗传学工具则在兴奋性细胞中能够可逆地调控CaV通道活性。

　　在这些能够光遗传学工具的帮助下，人们可以仅仅使用光照便可以精确调控钙信号乃至下游基因表达，且具有高度时空分辨率、良好的可逆性等优点。这为钙信号紊乱相关疾病的治疗提供了坚实的理论基础。

　　本研究受自然科学基金面上项目NSFC-31471279和NSFC-31671492的资助。

　　文章链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927318303530

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