KAIST利用光提取蛋白质和mRNA，“想用就用”

韩国国内研究团队开发出一项新技术，可在细胞内利用光线在任意时间点提取并使用特定蛋白质和遗传信息（mRNA），为基因调控和新药开发等领域提出了新的可能性。

韩国科学技术院（KAIST）23日表示，生命科学系Heo Wondo特聘教授研究团队与物理学系Park Yongkeun特聘教授研究团队合作，开发出一种可以在细胞内利用光线在所需时间点对蛋白质及mRNA进行存储（Store）和释放（Release）的“Releaser技术（REversible Light-Induced Store and Release·RELISR）”。

这一研究被评价为：以光为手段实现了最新的细胞功能调控原理——多种生物分子在细胞内被存储于无膜凝聚体中并通过此方式调节其功能。

联合研究团队放大量产了带有能与特定分子选择性结合的靶标位点的光遗传学蛋白复合体，并据此设计出一种对光产生反应的分子存储·释放系统，即Releaser技术。

通过这一技术，研究团队证明，在细胞及活体内，可将特定蛋白质或mRNA稳定地存储在Releaser中，然后通过照射光线，在所需时间点将其释放出来。

联合研究团队在多种细胞系、神经细胞以及小鼠肝组织等多种体系中验证了该系统的效果。

此外，团队利用用于存储·释放蛋白质的蛋白质释放系统“蛋白质Releaser（Protein-RELISR）”，成功实现了对细胞形态变化、神经细胞内局部蛋白活性等微环境中生化反应的实时调控。

在应用以mRNA为靶标的mRNA释放系统“mRNA Releaser（mRNA-RELISR）”时，研究团队成功利用光来调节mRNA在细胞质内被翻译的时间点。这也在实际小鼠模型中得到验证，证实了mRNA翻译调控在体内同样可行。

本次研究在既有利用光瞬间“圈住”靶标分子的技术LARIAT（蛋白质套索，2014年）和mRNA-LARIAT（mRNA套索，2019年）的基础上更进一步，提出了一个新平台：即使在相同的光刺激下，也能立即“释放”储存在细胞内无膜凝聚体中的蛋白质和mRNA，从而恢复蛋白质功能并激活mRNA翻译，这一点具有重要意义。

Heo Wondo特聘教授表示：“Releaser平台是一种基于光遗传学原理、可以在期望的时间和空间对蛋白质和mRNA进行存储与释放的通用工具。该平台今后有望在脑神经细胞研究、细胞治疗药物以及下一代新药开发等过程中得到广泛应用。”

此次研究在三星未来技术培育基金会以及韩国研究财团“基因编辑·控制·修复基础技术开发项目”的支持下开展。参与研究的有生命科学系Lee Chaeyeon博士（第一作者）、物理学系Yoo Daseul博士和Park Yongkeun特聘教授（共同通讯作者）等。研究结果（论文）已于本月7日发表在国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上。