Het plasmamembraan dient als een belangrijk knooppunt voor signaalcascades om cruciale cellulaire processen te beheersen. Maar het is een vloeibaar medium, waardoor de signaleringsprocessen moeilijk te controleren zijn. Nutsvoorzieningen, Duitse wetenschappers hebben een moleculaire "penseel"-techniek ontworpen om te triggeren, controle, en ook signaleringsprocessen bewaken. Zoals ze in het dagboek schrijven Angewandte Chemie , hun modulaire systeem gemaakt van door licht activeerbare moleculaire bouwstenen kan, bijvoorbeeld, induceren patroon contractie binnen levende cellen.

Het plasmamembraan is een strakke lipidebarrière die de cel omgeeft. Membraaneiwitten regelen de in- en uitstroom van water, ionen, eiwitten, en andere verbindingen. Extracellulaire signalen worden door receptoren door het membraan getransduceerd om intracellulaire processen zoals celbeweging of differentiatie op gang te brengen. Het visualiseren van dergelijke gebeurtenissen op moleculair niveau is nog steeds een grote uitdaging, voornamelijk vanwege de snelle diffusie van de eiwitreceptoren in het plasmamembraan. Daarom, de groepen van Leif Dehmelt van het Max Planck Institute of Molecular Physiology en Yaowen Wu van het Chemicals Genomics Center van de Max Planck Society, Duitsland, hebben een nieuwe technologie ontwikkeld genaamd "Molecular Activity Painting" (MAP), die immobilisatie en door licht gecontroleerde activering combineert:Kunstmatige receptoren die stevig op het celsubstraat zijn verankerd, zijn uitgerust met een ontworpen modulair moleculair systeem. Eén lichtpuls activeert de modulaire bouwstenen, die gelokaliseerde signaalcascades kunnen veroorzaken die uiteindelijk leiden tot bewegingen van het cytoskelet. Deze technologie maakt de cellulaire respons zichtbaar als een penseelstreek op het membraan.

De kern van de MAP-technologie is een oplosbaar multicomponentmolecuul dat is samengesteld uit vier functionele delen:een chlooralkylgroep, een polymere (PEG) linker, een moleculaire groep genaamd trimetroprim of TMP, en een lichtgevoelige groep genaamd Nvoc. Deze "gekooide chemische dimerizer", zoals dat heet, kan verschillende taken vervullen:door zijn chlooralkylgroep, het bindt aan een kunstmatige receptor, die stevig verankerd en geïmmobiliseerd is op het celsubstraat. De Nvoc-groep kan worden verwijderd ("uncaged") door een enkele lichtpuls. De niet-gekooide TMP-groep wordt dan het doelwit van een ontworpen factor om een ​​signaalcascade in de cel te induceren. Het hele systeem is gericht op één doel:controle en visualisatie van de moleculaire functie in levende cellen.

Met behulp van deze technologie, de wetenschappers veroorzaakten een contractie van actomyosine met patronen in een levende zoogdiercel. Of, preciezer, ze "schilderden" de letter "N" op het plasmamembraan van een levende cel. "'Molecular Activity Painting' [...] maakt switch-achtige, patroonverstoringen van regelgevende netwerken met micrometerprecisie, ' stellen de wetenschappers voor.