Optogenetic Control of the BMP Signaling Pathway.
Optogenetic Control of the BMP Signaling Pathway.
复制标题
BMP信号通路的光遗传学控制。
DOI：
10.1021/acssynbio.0c00315
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发表时间：
2020-11-20
影响因子：
4.7
通讯作者：
Kimber SJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Humphreys PA;Woods S;Smith CA;Bates N;Cain SA;Lucas R;Kimber SJ
骨形态发生蛋白（BMP）是转化生长因子β（TGFβ）超家族的成员，在发育过程中起着至关重要的作用;包括肾、肝和骨骼组织的中胚层图案化和特化。体外发育模型目前依赖于昂贵且不可靠的重组BMP蛋白，其不能动态或精确激活BMP信号传导途径。在这里，我们报告了一种光遗传学BMP信号系统（optoBMP）的开发，该系统能够快速诱导由蓝光照射驱动的经典BMP信号通路。我们证明了optoBMP系统在多种人类细胞系中的效用，以通过SMAD 1/5的磷酸化和核转位启动信号转导，导致BMP靶基因的上调，包括DNA结合ID 2和ID 4的抑制剂。此外，我们还展示了optoBMP系统如何通过可变光刺激来微调BMP信号通路的激活。BMP信号传导的光遗传学控制将使得能够在细胞和发育系统中的各种应用中进行动态和高通量干预。
Bone morphogenetic proteins (BMPs) are members of the transforming growth factor β (TGFβ) superfamily and have crucial roles during development; including mesodermal patterning and specification of renal, hepatic, and skeletal tissues. In vitro developmental models currently rely upon costly and unreliable recombinant BMP proteins that do not enable dynamic or precise activation of the BMP signaling pathway. Here, we report the development of an optogenetic BMP signaling system (optoBMP) that enables rapid induction of the canonical BMP signaling pathway driven by illumination with blue light. We demonstrate the utility of the optoBMP system in multiple human cell lines to initiate signal transduction through phosphorylation and nuclear translocation of SMAD1/5, leading to upregulation of BMP target genes including Inhibitors of DNA binding ID2 and ID4. Furthermore, we demonstrate how the optoBMP system can be used to fine-tune activation of the BMP signaling pathway through variable light stimulation. Optogenetic control of BMP signaling will enable dynamic and high-throughput intervention across a variety of applications in cellular and developmental systems.
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影响因子：
16.6
作者：
Klimas A;Ambrosi CM;Yu J;Williams JC;Bien H;Entcheva E
通讯作者：
Entcheva E
DOI：
10.1016/j.matbio.2018.08.006
发表时间：
2019-04
期刊：
Matrix biology : journal of the International Society for Matrix Biology
影响因子：
--
作者：
Lockhart-Cairns MP;Lim KTW;Zuk A;Godwin ARF;Cain SA;Sengle G;Baldock C
通讯作者：
Baldock C
影响因子：
12.4
作者：
Herbst, Friederike;Ball, Claudia R.;Glimm, Hanno
通讯作者：
Glimm, Hanno
影响因子：
3.3
作者：
Lee, Nam Y.;Kirkbride, Kellye C.;Blobe, Gerard C.
通讯作者：
Blobe, Gerard C.
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10.5
作者：
Hata, A;Lagna, G;Hemmati-Brivanlou, A
通讯作者：
Hemmati-Brivanlou, A