تیمهای تحقیقاتی در Ludwig-Maximilians Universtaet (یا به اختصار LMU) در مونیخ و EMBL برای انواعی از مولکولهای پیام رسان، شبیهسازهای حساس به نور ساختهاند؛ عملکرد این مولکولها توسط نور قابل کنترل است و نگاه جدیدی بر شبکههای ارتباطی که متابولیسم سلولی را کنترل میکنند، فراهم میآورد.
سلولها توسط گیرندهها بر روی غشای پلاسمایی به محرکهای خارجی واکنش نشان میدهند که این واکنش با سیگنال در سیتوپلاسم منتقل میشود؛ این سیگنال عموماً پیامبر ثانویه نامیده میشود. یکی از مهمترین انواع پیامبرهای ثانویه، دی آسیل گلسیرول (DAG) نام دارد؛ این مولکول از مشتقات مولکولهای چربیغشای سلولی است که توسط آنزیم تولید میشود و در سطح درونی غشا واقع است. تغییرات غلظت DAG در دسترس منجر به فعال شدن مسیرهای پیامرسانی میشود که پاسخ سلول به محرک خارج سلولی اصلی را تعیین میکنند.
دی آسیل گلیسرولها به طور مستقیم در تنظیم مجموعهای از واکنشهای متابولیک ضروری سلول دخیل هستند؛ از این واکنشها میتوان ترشح انسولین را در پاسخ به افزایش گلوکز خون نام برد. به منظور آسانتر کردن مطالعات روی شبکههای پیامرسانی این پیامبرهای ثانویه، گروهی از محققان به سرپرستی درک تراونر، استاد زیستشناسی شیمیایی و ژنتیک LMU، مشتقاتی از سه نوع دی آسیل گلیسرول سنتز کردهاند؛ این مشتقات میتوانند با کمک نور، از وضعیت فعال به وضعیت غیرفعال درآیند. این رویکرد هوشمندانه محققان را قادر میسازد تا مسیرهای پیامرسانی مسئول در سیستمهای مدل آزمایشی را با دقت بالا توسط نور فرابنفش کنترل کنند.
دی آسیل گلیسرولها مولکولهای پیامرسان همهکاره و پرکاربردی را در ارگانیسمهای سطح بالا ایجاد میکنند. بیش از ۵۰ نوع مختلف از این مولکولها در سلولهای انسانی شناسایی شده است. علاوه بر این، به خاطر این که آنها در غشای سلول باقی میمانند، میتوانند با اجزای تشکیلدهندهی غشا تعامل داشته و پروتئینهای محلول را از سیتوپلاسم وارد غشا کنند. جیمز فرانک، نویسنده اول این پژوهش میگوید:
ترکیب فضایی سوئیچهای فعال شونده توسط نور که به دی آسیل گلیسرولهای صناعی متصل شدهاند میتواند با قرار دادن آنها در معرض نور با طول موجهای مختلف به صورت برگشتپذیر تغییر کند.
مولکولهای دوگانه حساس به نور در تاریکی غیرفعال هستند، و زمانی که در معرض نور فرابنفش قرار میگیرند، فعال میشوند. پرتودهی آنها با نور آبی، آنها را به حالت غیرفعال باز میگرداند. کارستن شولتز میافزاید:
جالب این که ما قادر هستیم موقعیت تحت غشایی پروتئینهایی را که به دی آسیل گلیسرولها متصل میشوند، کنترل کنیم و آنها را از موقعیتی از سلول به موقعیتی دیگر منتقل کنیم؛ به سادگی توسط تابش سریع نور.
این ۳ دی آسیل گلیسرول که توسط تیم تحقیقاتی دکتر تراونر ساخته شده است، نقشی اساسی در واکنشهای متابولیک مرکزی ایفا میکند؛ از این واکنشها میتوان ترشح هورمون توسط پانکراس و انتقال پیام توسط سلول عصبی را نام برد. با ترکیبات جدید این فرآیندها میتوانند توسط نور در آزمایشگاه کنترل شوند. تراونر در نهایت اذعان دارد:
در ارگانیسم مدل، Caenorhabditis elegans، ما قادر بودیم تا انتقال پیام را توسط سیناپس عصبی- عصلانی در حیوان زنده افزایش دهیم.