Bioorthogonal Engineering of Bacterial Effectors for Spatial–Temporal Modulation of Cell Signaling
Bioorthogonal Engineering of Bacterial Effectors for Spatial–Temporal Modulation of Cell Signaling
复制标题
用于细胞信号传导时空调节的细菌效应器生物正交工程
DOI：
10.1021/acscentsci.8b00751
复制
发表时间：
2018-12
影响因子：
18.2
通讯作者：
Chen Peng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhao Jingyi;Liu Yanjun;Lin Feng;Wang Weixia;Yang Shaojun;Ge Yun;Chen Peng
复杂而纠缠的细胞信号网络受多种酶的动态调节，如激酶。在一个细胞内，特别是以一种时空控制的方式，对个别的内源性激酶进行特定的调节仍然是可取的，但也是具有挑战性的。目前调节目标激酶细胞内功能的策略要么缺乏特异性，要么需要可能扰乱其生理活性的基因工程。在这里，我们利用细菌效应器OSPF对活细胞和小鼠的内源性丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联进行光和化学调节。磷酸裂解酶OSPF为细胞外信号调节激酶(ERK)提供了高度的特异性和空间分辨率，而基因编码的生物正交降解策略使其能够在生命系统中被暂时激活。光笼OSPF(OSPF*)用于分析ERK在胞核而不是胞浆中的亚细胞信号转导作用，而化学笼养OSPF(OspFc)被引入活体小鼠体内以调节ERK介导的基因表达。最后，我们的空间和化学控制的OspFc被进一步用于精确调节T细胞的免疫反应。总之，我们关于细菌效应器的生物正交工程策略提供了一个通用工具来调节细胞信号，具有高特异性和时空分辨率。
The complicated and entangled cell signaling network is dynamically regulated by a wide array of enzymes such as kinases. It remains desirable but challenging to specifically modulate individual, endogenous kinases within a cell, particularly in a spatial–temporally controlled fashion. Current strategies toward regulating the intracellular functions of a kinase of interest either lack specificity or require genetic engineering that may perturb its physiological activity. Herein, we harnessed a bacterial effector OspF for optical and chemical modulation of the endogenous mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascade in living cells and mice. The phospho-lyase OspF provided high specificity and spatial resolution toward the desired kinase such as the extracellular signal-regulated kinase (ERK), while the genetically encoded bioorthogonal decaging strategy enabled its temporal activation in living systems. The photocaged OspF (OspF*) was applied to dissect the subcellular signaling roles of ERK in nucleus as opposed to cytoplasm, while the chemically caged OspF (OspFc) was introduced into living mice to modulate ERK-mediated gene expression. Finally, our spatially and chemically controlled OspFc was further used to precisely tune immune responses in T cells. Together, our bioorthogonal engineering strategy on bacterial effectors offers a general tool to modulate cell signaling with high specificity and spatial–temporal resolution.
登录
查看更多内容
影响因子：
16.6
作者：
Chen, Peng R.;Groff, Dan;Guo, Jiantao;Ou, Weijia;Cellitti, Susan;Geierstanger, Bernhard H.;Schultz, Peter G.
通讯作者：
Schultz, Peter G.
影响因子：
4
作者：
Lopez Aguilar A;Gao Y;Hou X;Lauvau G;Yates JR;Wu P
通讯作者：
Wu P
基于机制的光激活萤火虫荧光素酶设计
影响因子：
15
作者：
Zhao, Jingyi;Lin, Shixian;Chen, Peng R.
通讯作者：
Chen, Peng R.
DOI：
10.3410/f.718182175.793488184
发表时间：
2013-12
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
R. Seifert
通讯作者：
R. Seifert
影响因子：
56.9
作者：
Johnson, GL;Lapadat, R
通讯作者：
Lapadat, R