b'\n_START_ARTICLE_\nValgustundlikud kaitser\xc3\xbchmad\n_START_SECTION_\nValgu aktiivsuse kontrollimine valgusega\n_START_PARAGRAPH_\nValgustundlikud kaitser\xc3\xbchmad koosnevad \xc3\xbcldiselt aromaatsetest struktuuridest ning on seotud kovalentselt v\xc3\xa4ikeste molekulide v\xc3\xb5i aminohapete k\xc3\xbclge, nii et viimaste bioloogiline aktiivsus on alla surutud. Valgusega kiiritamisel (enamjaolt UV) l\xc3\xb5hustub valgustundliku r\xc3\xbchma ja v\xc3\xa4ikese molekuli/aminohappe vaheline kovalentne side ning \xc3\xbchendi loomulik konformatsioon taastub (valk muutub samasuguseks nagu enne kaitser\xc3\xbchmaga sidumist). Selle tulemusena valk aktiveerub v\xc3\xb5i desaktiveerub (joonis 2 a,b)._NEWLINE_Eelmainitud rakendusteks k\xc3\xb5ige tihemini kasutatavad valgustundlikud kaitser\xc3\xbchmad p\xc3\xb5hinevad orto-nitrobenseeni \xc3\xbchenditel, kuid on valmistatud ka teisi fotokeemiliste omadustega r\xc3\xbchmi. On v\xc3\xa4ljat\xc3\xb6\xc3\xb6tatud ka s\xc3\xbcsteeme, kus loomulikult esinevad fotoreaktiivsed valgud on konjugeeritud uuritava valgu k\xc3\xbclge. Need fotoreaktiivsed valgud sisaldavad valgus-, hapniku- ja pingetundlikke piirkondi (LOV-valgud) ja h\xc3\xb5lbustavad valgusega kiiritades aktiivsete valkude modulatsiooni, tihtipeale p\xc3\xb6\xc3\xb6rduvalt (joonis 3 c, d)._NEWLINE_On neli erinevat l\xc3\xa4henemist valgu aktiivsuse kontrollimiseks valgusega: _NEWLINE_UV-valgusega kiiritatud v\xc3\xa4ikesed molekulid suudavad inhibeerida valgu talitlust (joonis 2, a). Valgustundlikke kaitser\xc3\xbchmi saab UV kiirgusega eemaldada, mille tulemusena valk aktiveerub (joonis 2, b). Valgusretseptoriga valgu aktiivsust on v\xc3\xb5imalik valguskiirgusega p\xc3\xb6\xc3\xb6rduvalt reguleerida (joonis 3, c). Kahte valku on v\xc3\xb5imalik valguse toimel kokku dimeriseerida seotuna taime f\xc3\xbctokroomile (joonis 3, d).\n_START_SECTION_\nBioloogilise aktiivsuse kontrollimine valgusega\n_START_PARAGRAPH_\nLooduses juhivad valkude tegevust mitmesugused keerukad mehhanismid. V\xc3\xb5rdlemisi suur hulk efektormolekule kontrollivad valkude aktiivsust nii ruumiliselt kui ka ajaliselt. Teaduses on juba pikka aega kasutatud keemilis- ja biokeemilisi vahendeid manipuleerimaks rakkudevahelisi radasid, seega ka m\xc3\xb5jutanud rakkude ja organismi k\xc3\xa4itumist. Ometi, kui toimeaine (inhibiitor, aktivaator jne) siseneb rakku, kaotab teadlane selle \xc3\xbcle igasuguse kontrolli. Juhtida toimeaine rakusisest jaotust, t\xc3\xa4pset ajastust ja aktiivsuse kestvust on v\xc3\xa4ga keerukas \xc3\xbclesanne. Valgu aktiivsuse aeg-ruumiliseks kontrollimiseks v\xc3\xb5i m\xc3\xb5ne bioloogilise aine toime selektiivsuse parandamiseks on v\xc3\xb5imalik panna \xc3\xbchend s\xc3\xb5ltuma tegurist, millega saab seda v\xc3\xa4liselt aktiveerida. Sellise \xc3\xbclesande lahendamiseks on valgus t\xc3\xa4iesti ainulaadne vahend, kuna tema intensiivsust, asukohta ja ajastust on v\xc3\xb5imalik t\xc3\xa4pselt kontrollida. Valgustundlikud versioonid sellistest \xc3\xbchenditest v\xc3\xb5imaldavad kontrollida bioloogilist aktiivsust isegi p\xc3\xa4rast toimeaine rakku sisenemist.\n_START_SECTION_\nValgustundlike \xc3\xbchendite saamine\n_START_PARAGRAPH_\nEsimene valgustundliku kaitser\xc3\xbchmaga blokeeritud bioaktiivne \xc3\xbchend oli adenosiintrifosfaadi (ATP) derivaat 1 (joonis 4)._NEWLINE_Esimesed valgustundlikud kaitser\xc3\xbchmad olid t\xc3\xa4nap\xc3\xa4eva m\xc3\xb5istes seotud n\xc3\xb6 v\xc3\xa4ikestele molekulidele. T\xc3\xa4nap\xc3\xa4evaks on lisatud valgustundlikke kaitser\xc3\xbchmi v\xc3\xa4ga erinevatele molekulidele erinevatest aineklassidest. Lisaks aminohapetele on valgustundlike kaitser\xc3\xbchmadega ja bioloogilises anal\xc3\xbc\xc3\xbcsis kasutatud ka steroide, sekundaarseid virgatsained, suhkruid, rasvu._NEWLINE_Valgustundliku kaitser\xc3\xbchmaga ATP 1 (joonis 4) ja cAMP-i analoogid 3 ja 5 (joonis 4). Need derivaadid on klassikalised n\xc3\xa4ited kovalentse sidemega kaitser\xc3\xbchmast, mis blokeerib bioloogilist aktiivsust. Fotol\xc3\xbc\xc3\xbcs muudab valgustundliku kaitser\xc3\xbchmaga kaitstud ATP 1 \xc3\xbchendi aktiivseks vormiks 2 ning cAMP-i 3 \xc3\xbchendiks 4._NEWLINE_Siiski saab \xc3\xbchendeid nagu cAMP kiirelt desaktiveerida ens\xc3\xbc\xc3\xbcm-katal\xc3\xbc\xc3\xbcsitud h\xc3\xbcdrol\xc3\xbc\xc3\xbcsi teel. Siinkohal eristub _NEWLINE_broomiga t\xc3\xb6\xc3\xb6deldud cAMP analoog 5 (joonis 5), mis on bioortogonaalne endogeense raku biokeemia suhtes. Valgustundlikust kaitser\xc3\xbchmast vabastatud bromo-cAMP-i analoog n\xc3\xa4itab pikaajalist cAMP-i aktiivsust, kuna on resistantne fosfodiesteraas-katal\xc3\xbc\xc3\xbcsitud h\xc3\xbcdrol\xc3\xbc\xc3\xbcsi suhtes.\n_START_SECTION_\nKaitser\xc3\xbchmi\n_START_PARAGRAPH_\nKasutatuim valgustundlik kaitser\xc3\xbchm on orto-nitrobens\xc3\xbc\xc3\xbcl ja tema derivaadid (joonis 6). Neid on laialdaselt kasutatud s\xc3\xbcnteesil kaitsva r\xc3\xbchmana ning ka fotolabiilse linkerina tahkefaasi rakendustes. Orto-nitrobens\xc3\xbc\xc3\xbcli valgustundlikes kaitser\xc3\xbchmades on nitror\xc3\xbchm seotud \xc3\xbclej\xc3\xa4\xc3\xa4nud kaitser\xc3\xbchmaga.\n_START_SECTION_\nM\xc3\xb5ningaid orto-nitrobens\xc3\xbc\xc3\xbcli t\xc3\xbc\xc3\xbcpi valgustundlikke r\xc3\xbchmi\n_START_PARAGRAPH_\nM\xc3\xb5ningaid orto-nitrobens\xc3\xbc\xc3\xbcl t\xc3\xbc\xc3\xbcpi valgustundlikud r\xc3\xbchmad (vt joonis 6): _NEWLINE_2-nitrobens\xc3\xbc\xc3\xbcl (NB) 1, selle 4,5-dimetoks\xc3\xbc analoog (DMNB) 2, 1-(2-nitrofen\xc3\xbc\xc3\xbcl)et\xc3\xbc\xc3\xbcl (NPE) 3 ja selle 4,5-dimetoks\xc3\xbc analoog (DMNPE) 4 ning \xce\xb1-karboks\xc3\xbc-2-nitrobens\xc3\xbc\xc3\xbcl (CNB) r\xc3\xbchmad 5. Neid \xc3\xbchendeid on kasutatud keemilises s\xc3\xbcnteesis kui fotolabiilseid prekursoreid._NEWLINE_Fotol\xc3\xbc\xc3\xbctilise protsessi k\xc3\xa4igus kandub prooton bens\xc3\xbc\xc3\xbclr\xc3\xbchmalt nitror\xc3\xbchma hapnikule, mille tulemusena tekib j\xc3\xa4rgnev \xc3\xbchend:\n_START_SECTION_\nKumariin-4-met\xc3\xbc\xc3\xbcli valgustundlikke kaitser\xc3\xbchmi\n_START_PARAGRAPH_\nKumariin-4-met\xc3\xbc\xc3\xbcl r\xc3\xbchmad on valgustundlikud kaitser\xc3\xbchmad, mida saab kasutada fosfaatide, karboks\xc3\xbclaatide, amiinide, alkoholide, fenoolide ja karbon\xc3\xbc\xc3\xbclide korral (joonis 7)._NEWLINE_Fotol\xc3\xbc\xc3\xbcsil l\xc3\xb5heneb side C-4 met\xc3\xbcleeni ja lahkuva r\xc3\xbchma X (tavaliselt hapniku) vahel, mille tulemusel tekib lahkuva r\xc3\xbchma anioon ja kumariin. Valgustundlikud lainepikkuste maksimumid j\xc3\xa4\xc3\xa4vad 310 ja 410\xc2\xa0nm vahele olenevalt sellest, mis \xc3\xbchendi k\xc3\xbclge kumariini derivaat on seotud.\n_START_SECTION_\nV\xc3\xa4ikeste efektormolekulide valgustundlikud kaitser\xc3\xbchmad\n_START_PARAGRAPH_\nV\xc3\xa4ikese efektormolekuli seostumine valguga viib valgu bioloogilise aktiveerimise v\xc3\xb5i inaktiveerimiseni. Sidudes valgustundlikke kaitser\xc3\xbchmi v\xc3\xa4ikestele efektormolekulidele (MW < 1000 Da) saab juhtida valgu bioloogilist aktiivsust, ilma et peaks kaitser\xc3\xbchma uuritava valgu enda k\xc3\xbclge siduma._NEWLINE__NEWLINE_N\xc3\xa4ide: valgustundliku kaitser\xc3\xbchmaga seotud isoprop\xc3\xbc\xc3\xbcl-b-D-tiogalaktsioodi (IPTG) (joonis 8) kasutatakse lac-operaatoriga juhitud geeniekspressiooni kontrollimiseks bakteri rakkudes. _NEWLINE_Valgustundliku kaitser\xc3\xbchmaga seotud IPTG ei ole v\xc3\xb5imeline lac-repressorvalguga seonduma. Alles p\xc3\xa4rast UV-valgusega kiiritamist tekib aktiivne IPTG, mis omakorda eemaldab lac-repressorvalgu DNA promootorj\xc3\xa4rjestusest ja tekitab geeni avaldumise. Valgustundliku kaitser\xc3\xbchmaga seotud IPTG-d kiiritati 5 minutit UV kiirgusega (365\xc2\xa0nm) ning seej\xc3\xa4rel j\xc3\xa4lgiti geeniekspressiooni aktivatsiooni. Valgustundliku kaitser\xc3\xbchmaga seotud IPTG kiiritamine viis sarnase tasemega geeniekspressiooni avaldumiseni kui lihtsalt kaitser\xc3\xbchmata IPTG lisamine._NEWLINE_Selliseid v\xc3\xa4ikseid valgustundlike kaitser\xc3\xbchmadega seotud molekule saab kasutada erinevates in vivo prokar\xc3\xbcootsetes ja eukar\xc3\xbcootsetes s\xc3\xbcsteemides. Selleks lisatakse lihtsalt v\xc3\xa4ike valgustundliku kaitser\xc3\xbchmaga seotud molekul kasvu keskkonda. M\xc3\xb5ned v\xc3\xa4ikesed kaitser\xc3\xbchmadega efektormolekulid, mis m\xc3\xb5jutavad geeni ekspressiooni: valgustundliku kaitser\xc3\xbchmaga doks\xc3\xbcts\xc3\xbckliin, ekt\xc3\xbcsoon, \xc3\xb6stradiool ja tamoksifeen.\n_START_SECTION_\nP\xc3\xb6\xc3\xb6rduv fotokeemiline ioonkanalite aktiivsuse regulatsioon\n_START_PARAGRAPH_\nValgustundlike kaitser\xc3\xbchmadega valkude bioloogilise aktiivsuse juhtimiseks saab kasutada fotol\xc3\xbclitatavat afiinsusm\xc3\xa4rgistust (PAL), mis seovad neuronitele fotoaktiveeritavaid ioonkanaleid. Valgustundlikke kaitser\xc3\xbchmi on kasutatud laialdaselt neuroni talitluse uurimisel. Erinevates l\xc3\xa4henemistes on kasutatud foto-aktiveeritavat valgustundliku kaitser\xc3\xbchmaga glutamaati, kaltsiumit, geneetiliselt modifitseeritud nikotiin-atset\xc3\xbc\xc3\xbclkoliini retseptoreid, kaalium-ioonkanaleid (K+), glutamaadi retseptoreid.\n_START_SECTION_\nGeneetiliselt kodeeritud valgustundlikud aminohapete kaitser\xc3\xbchmad\n_START_PARAGRAPH_\nV\xc3\xb5imalik on siduda valgustundlik kaitser\xc3\xbchm valgu k\xc3\xbclge. Selline l\xc3\xa4henemine v\xc3\xb5ib osutuda problemaatiliseks, kuna t\xc3\xb6\xc3\xb6deldav valk on vaja eelnevalt \xc3\xa4ra puhastada, lisada valgustundlikud kaitser\xc3\xbchmad ning valk tagasi rakus\xc3\xbcsteemi viia.\n_START_SECTION_\nKlassikaline valgustundliku kaitser\xc3\xbchmaga seotud \xc3\xbchendi saamine\n_START_PARAGRAPH_\nEsmalt m\xc3\xa4\xc3\xa4ratakse \xc3\xbchendis kindlaks toimeaine struktuuriosa, mis omab bioloogilist aktiivsust. Teiseks seotakse sinna kovalentselt funktsionaalne valgustundlik r\xc3\xbchm, mille tulemusel muutub \xc3\xbchend aktiivseks v\xc3\xb5i inaktiivseks. Kolmandaks viiakse valmistatud toimeaine rakku v\xc3\xb5i organismi. Neljandaks aktiveeritakse/desaktiveeritakse toimeaine valgusega, t\xc3\xa4pselt \xc3\xb5iges kohas, ajaliselt \xc3\xb5igel momendil (piisavaks ajaks)._NEWLINE_Ideaalsed valgustundlike kaitser\xc3\xbchmadega seotud \xc3\xbchendid ei h\xc3\xbcdrol\xc3\xbc\xc3\xbcsu, kaitser\xc3\xbchma eemaldamine toimub suurel m\xc3\xa4\xc3\xa4ral ja mitte liialt madalatel lainepikkustel (>300\xc2\xa0nm), k\xc3\xb5rvalsaadused ei ole m\xc3\xbcrgised.'