分享一篇发表在cell上的文章：Optogenetics-enabled discovery of integrated stress response modulators，通讯作者是来自加州大学圣塔芭芭拉分校的Maxwell Z. Wilson教授，MIT的James J. Collins教授以及他的博后Felix Wong。Wilson的研究方向是利用生物学、工程学和物理学的工具来理解细胞的感知场；而Collins的研究方向是合成生物学。

综合应激反应（ISR）是一种保守的应激反应，可维持真核细胞的体内平衡。这些应激因子通过四种应激传感器激酶（HRI、PKR、PERK和GCN2）检测，它们通过eIF2α的磷酸化调控翻译，表达下游的ATF4和其它ISR成分，最终发生适应性反应（抑制蛋白合成或者促进细胞凋亡）。调节ISR对病毒感染、癌症和神经退行性病变等疾病具有治疗潜力，但是，很少有已知化合物可以在没有毒性的情况下做到这一点。

为了应对这一挑战，本文作者希望能开发一个光遗传学平台，用于发现选择性调节ISR的化合物。首先，作者在前期研究中证明了PKR的生理激活依赖于它的寡聚化，并且可以将PKR的双链RNA结合结构域（dRBM1和dRBM2）替换为光遗传学模块Cry2Olig。该光遗传系统（opto-PKR）在暴露于蓝光时触发PKR相分离，模拟PKR的自然激活并诱导ISR，而不会产生与小分子应激源相关的通路外细胞毒性。由于这种活化ISR的方式没有其它毒性，作者认为该光遗传学工具可以用于筛选ISR的小分子调节剂。

随后，作者将opto-PKR表达在细胞中，并对含有370,830个小分子的化合物库进行了基于表型的筛选，看看哪些化合物能调节ISR。作者使用10 μM的浓度，在各种化合物存在的情况下，光照24 h后测量细胞存活率。与此同时，还在对照组细胞中，进行了细胞毒性的反向筛选。

通过高通量的筛选，作者发现了一类化合物在浓度高达50 μM时，在黑暗中对opto-PKR细胞没有急性细胞毒性，但在光照下EC50值为~ 0.1至~1 μM，具有非常强的选择性。进一步地，作者证明了它们能够消除不同应激源中高度ISR的细胞，并且通过机制研究，证明了这些化合物上调ATF4，使得细胞对应激和凋亡敏感，并确定GCN2为这些分子的靶点。此外，作者还在小鼠中证明了这些分子具有抗病毒活性。

总而言之，本文作者针对ISR开发了一种光遗传学方法，结合高通量筛选的方法来筛选调节剂。

本文作者：MB

责任编辑：LZ

DOI：10.1016/j.cell.2025.06.024

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.06.024