通过光遗传学控制RhoA信号终止实现细胞骨架解聚

细胞形态动力学需要适应性的细胞骨架重塑，而这一过程由RhoA GTP酶信号的精准协调性激活与终止所介导。尽管RhoA的激活机制已得到广泛研究，但信号终止的动力学特征及其分子基础仍知之甚少。我们基于单组分BcLOV4平台构建了一套光遗传学工具箱，用于双向调控RhoA的激活（opto-GEF11）与终止（opto-DLC1）。既往研究通过追踪RhoA从激活状态被动恢复的过程，间接推断GTP酶失活动力学；然而，这一过程是否能够反映正向信号终止的动力学特征，仍不明确。利用opto-DLC1，我们发现，尽管信号幅度相当，直接终止RhoA的速度比被动失活快一个数量级。机制上，opto-DLC1通过解除对cofilin的抑制，触发了快速的肌动蛋白解聚；但其驱动YAP从细胞核输出的速率，仅为opto-GEF11诱导YAP入核速率的一半。综上，这些发现建立了一种用于调控蛋白质信号终止的平台技术，以亚秒级精度解析了RhoA激活与终止的动力学，并揭示了信号激活与终止之间的机制性不对称，而这种不对称性有助于维持细胞骨架稳态。

细胞形态动力学需要适应性的细胞骨架重塑，而这一过程由RhoA GTP酶信号的精确协调性激活与终止所介导。尽管RhoA的激活已得到充分研究，但信号终止的动力学及其分子基础仍知之甚少。我们基于单组分BcLOV4平台构建了一套光遗传学工具箱，实现了对RhoA激活（opto-GEF11）和终止（opto-DLC1）的双向调控。既往研究通过追踪激活状态下的被动恢复，间接推断GTP酶失活动力学；然而，这一过程是否能够反映正向信号终止的动力学，仍不明确。利用opto-DLC1，我们发现，尽管信号幅度相当，直接终止RhoA的速度比被动失活快一个数量级。机制上，opto-DLC1通过解除对cofilin的抑制，触发了快速的肌动蛋白解聚；但其驱动YAP离开细胞核的速率，仅为opto-GEF11诱导YAP入核速率的一半。综上，这些发现建立了一个用于调控蛋白质信号终止的平台技术，以亚秒级精度解析了RhoA激活与终止的动力学，并揭示了信号激活与终止之间的机制性不对称，这种不对称性有助于维持细胞骨架稳态。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.03.749286v1?rss=1

🏷️ 光遗传学 RhoA信号通路 细胞骨架重塑 肌动蛋白解聚 信号终止动力学