Low kinetics, intrinsic toxicity and poor selectivity of conventional biochemical techniques made it challenging to study how integrators and cyclin dependent kinase families involve in cell fate decision. In this work, we set up a synthetic nanobody library platform for screening cell cycle-related proteins. We successfully screened nanobody candidates that bind to CDK2 proteins. We then combined screened nanobody with protein clustering optogenetic tool, light-activated reversible inhibition by assembled trap (LARIAT), to modulate the target protein upon light excitation. By applying intracellular antibodies and optogenetic tools, we aimed to selectively track endogenous proteins in highly temporal manner. Nanobody-based optogenetic protein modulation provides a powerful tool to identify how cell cycle proteins involve in proliferation-quiescence decision.
기존 생화학적 기법의 한계로 인해 세포 주기에 관여하는 단백질이 세포 운명 결정에 어떻게 관여하는지 연구하기가 어려웠다. 본 연구에서는 세포 주기 관련 단백질을 선별하기 위한 합성 나노바디 라이브러리를 구축하였고, 라이브러리를 통해 CDK2 단백질에 결합하는 나노체 후보들을 선별했다. 그 후, 선별된 나노바디를 단백질 클러스터링 광유전학적 도구인 LARIAT과 결합하여 빛으로 표적 단백질의 활성을 저해하고자 하였다. 세포 내 항체와 광유전학적 도구를 적용함으로써, 우리는 시-공간적으로 내인성 단백질을 특이적으로 추적하는 것을 목표로 했다. 나노바디 기반 광유전학적 도구는 세포 주기 단백질이 증식 혹은 중지 결정에 어떠한 매커니즘으로 관여하는지 관찰할 수 있는 새로운 방법을 제공한다.
