Optogenetic platform for light-dependent control of intracellular processes based on plant phytochromes

التفاصيل البيبلوغرافية
العنوان: Optogenetic platform for light-dependent control of intracellular processes based on plant phytochromes
بيانات النشر: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 2021.
سنة النشر: 2021
مصطلحات موضوعية: genetic engineering, Ñ Ð¸Ð¼ÐµÑ€Ð½Ñ‹Ð¹ белок, Ñ„Ð¸Ñ‚Ð¾Ñ Ñ€Ð¾Ð¼-взаимодействующие белки, Ñ„Ð¸Ñ‚Ð¾Ñ Ñ€Ð¾Ð¼Ñ‹ растений, фазовые Ð¿ÐµÑ€ÐµÑ Ð¾Ð´Ñ‹ типа «жидкость-жидкость», phytochrome-interaction factor, intrinsically disordered protein, флуоресценция, membraneless organell, немембранные органеллы, генная инженерия, «liquid-liquid» phase transition, внутренне неупорядоченные белки, fluorescence, plant phytochrome, chimeric protein
الوصف: Фототельца растений – это немембранные органеллы (НМО), образование ÐºÐ¾Ñ‚Ð¾Ñ€Ñ‹Ñ Ð¸Ð½Ð¸Ñ†Ð¸Ð¸Ñ€ÑƒÐµÑ‚ÑÑ белок-белковыми взаимодействиями между актив-ной формой Ñ„Ð¸Ñ‚Ð¾Ñ Ñ€Ð¾Ð¼Ð° B (phyB) и Ñ„Ð¸Ñ‚Ð¾Ñ Ñ€Ð¾Ð¼-взаимодействующими факторами (PIF). Эти органеллы принимают участие в фотоморфогенезе растений. В данной работе был разработан Ñ Ð¸Ð¼ÐµÑ€Ð½Ñ‹Ð¹ белок PIF6-TagYFP-Fus, установлена его экзогенная экспрессия в ÐºÐ»ÐµÑ‚ÐºÐ°Ñ Ð¼Ð»ÐµÐºÐ¾Ð¿Ð¸Ñ‚Ð°ÑŽÑ‰Ð¸Ñ Ð²Ð¼ÐµÑÑ‚Ðµ с другим Ñ Ð¸Ð¼ÐµÑ€Ð½Ñ‹Ð¼ белком phyB-mCherry-Fus, и с помощью конфокальной флуоресцентной микроскопии изучена Ð¸Ñ Ð³ÐµÑ‚ÐµÑ€Ð¾Ð´Ð¸Ð¼ÐµÑ€Ð¸Ð·Ð°Ñ†Ð¸Ñ и образование на Ð¸Ñ Ð¾ÑÐ½Ð¾Ð²Ðµ НМО. Результаты показали, что облучение рассеянным светом с длиной волны 630 нм индуцировало образование и последующее увеличение размеров НМО. Сборка и разборка Ñ„Ð¾Ñ‚Ð¾Ð¸Ð½Ð´ÑƒÑ†Ð¸Ñ€ÑƒÐµÐ¼Ñ‹Ñ ÐÐœÐž в цитоплазме клеток Ð¼Ð»ÐµÐºÐ¾Ð¿Ð¸Ñ‚Ð°ÑŽÑ‰Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ð´Ñ‡Ð¸Ð½ÑÑŽÑ‚ÑÑ законам, присущим концентрационно-зависимому фазовому разделению биополимеров. Размеры НМО, Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð·Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ñ Ð¸Ð· phyB и PIF6 в ÐºÐ»ÐµÑ‚ÐºÐ°Ñ Ð¼Ð»ÐµÐºÐ¾Ð¿Ð¸Ñ‚Ð°ÑŽÑ‰Ð¸Ñ , соответствовали размерам так Ð½Ð°Ð·Ñ‹Ð²Ð°ÐµÐ¼Ñ‹Ñ Â«Ñ€Ð°Ð½Ð½Ð¸Ñ Â» фототелец в ÐºÐ»ÐµÑ‚ÐºÐ°Ñ Ñ€Ð°ÑÑ‚ÐµÐ½Ð¸Ð¹. Эти результаты позволяют предположить, что первая стадия образования фототелец у растений может быть основана на светозависимом фазовом Ð¿ÐµÑ€ÐµÑ Ð¾Ð´Ðµ жидкость-жидкость для PIF и Ð´Ñ€ÑƒÐ³Ð¸Ñ Ð±ÐµÐ»ÐºÐ¾Ð², которые могут специфически взаимодействовать с активной формой phyB. Полученные Ñ Ð¸Ð¼ÐµÑ€Ð½Ñ‹Ðµ белки в принципе могут использоваться для управления сборкой и разборкой Ñ„Ð¾Ñ‚Ð¾Ð¸Ð½Ð´ÑƒÑ†Ð¸Ñ€ÑƒÐµÐ¼Ñ‹Ñ ÐÐœO и, таким образом, для регулирования Ñ€Ð°Ð·Ð»Ð¸Ñ‡Ð½Ñ‹Ñ Ð²Ð½ÑƒÑ‚Ñ€Ð¸ÐºÐ»ÐµÑ‚Ð¾Ñ‡Ð½Ñ‹Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ñ†ÐµÑÑÐ¾Ð² в ÐºÐ»ÐµÑ‚ÐºÐ°Ñ Ð¼Ð»ÐµÐºÐ¾Ð¿Ð¸Ñ‚Ð°ÑŽÑ‰Ð¸Ñ .
Plant photobodies are the membrane-less organelles (MLOs) that can be generated by protein-protein interactions between active form of phytochrome B (phyB) and phytochrome-interacting factors (PIFs). These organelles regulate plant photo-morphogenesis. In this work, the chimeric protein PIF6-TagYFP-Fus was developed, its and another developed chimeric proteins phyB-mCherry-Fus exogenous expression in mammalian cells was established, and their heterodimerization and the formation of NMOs based on them were studied using confocal fluorescence microscopy. Results showed that irradiation with diffused 630-nm light induced formation and subsequent increase in sizes of the MLOs. The assembly and disassembly of the photo-inducible MLOs in the mammalian cell cytoplasm obeyed the laws inherent in the concentration-dependent phase separation of biopolymers. The sizes of MLOs formed from phyB and PIF6 in mammalian cells corresponded to the sizes of the so-called “early” photobodies in plant cells. These results suggested that the first step for the formation of plant photobodies might be based on the light-dependent liquid-liquid phase separation of PIFs and other proteins that can specifically interact with the active form of phyB. The developed chimeric proteins in principle can be used to control the assembly and disassembly of photo-inducible MLOs, and thereby to regulate various intracellular processes in mammalian cells.
اللغة: Russian
DOI: 10.18720/spbpu/3/2021/vr/vr21-3061
URL الوصول: https://explore.openaire.eu/search/publication?articleId=doi_________::901ed31710aba146a7c26716cb2baaf2
رقم الأكسشن: edsair.doi...........901ed31710aba146a7c26716cb2baaf2
قاعدة البيانات: OpenAIRE
الوصف
DOI:10.18720/spbpu/3/2021/vr/vr21-3061