蛋白质或细胞器的空间和时间动态在控制各种细胞过程和疾病发展中起着至关重要的作用。然而，不能实现对细胞内不同位置的活动的急性控制。来自Umeå大学(瑞典)和Max Planck分子生理学研究所(德国)的科学家Angewandte Chemie介绍了一种新的化学光遗传学方法，该方法能够在活细胞内的多个亚细胞区室内实现可调，可逆和快速的活性控制。 。

       细胞需要对环境变化进行反应，并在细胞内需要平衡的信号级联系统。细胞外，细胞表面，细胞膜内和细胞内的蛋白质协调许多微调信号通路，从而对环境条件或生物体本身的变化产生适当的反应。细胞过程的时空组织，例如细胞信号传导，细胞极化和神经突向外生长，通常由分子或细胞器的亚细胞分布调节。

       当位于不同的亚细胞位置时，单个蛋白质可以执行不同的功能。一个例子是Rac1蛋白，其控制细胞内质膜细胞骨架的形状，但当它定位于细胞核时，它调节核形态。Rac1的核质穿梭在肿瘤侵袭中起重要作用。在神经元中，沿轴突微管的双向转运在细胞器的适当亚细胞分布中起关键作用。它的错误调节涉及神经退行性疾病。然而，涉及在不同细胞区室之间循环，运输或穿梭信号分子/细胞器的复杂过程的分析仍然是主要挑战。

      近成为Umeå大学化学系教授的Yaowen Wu小组现已开发出一种名为“多向活动控制(MAC)”的新技术，该技术可以对细胞信号传导过程进行实时研究。研究人员是开发在受控条件下实时观察细胞机制的方法的先驱。他们使用可光活化的双化学诱导二聚化(pdCID)系统来控制细胞器和蛋白质在单个细胞中多个位置的定位。

      该系统结合了在单个细胞中形成蛋白质二聚体的两种化学反应。其中一个可以通过光控制。

     “我们发现我们的可光活化和化学诱导的二聚体系统可用于控制细胞器和细胞信号通路在微调和多层水平上的单个细胞中的功能，这在以前的现有方法中是不可能的。我们结合了两个模块化系统以并行或竞争的方式实现对小分子和光的蛋白质或细胞器活动的多方位控制，“Yaowen Wu说，他刚刚在瑞典北部建立了他的新实验室。

     该研究小组还可以证明，他们的新技术能够非常快速地诱导和观察不同的细胞反应，并使现在的扰动研究成为可能，这是使用传统遗传方法无法实现的。