علم البصريات الحيوي 2.0: تسخير التلألؤ الحيوي لتنشيط البروتينات الحسية الضوئية في المختبر وفي الجسم الحي

تم استخدام التلألؤ الحيوي - الضوء المنبعث من إنزيم luciferase المؤكسد ركيزة جزيء صغير ، luciferin - في المختبر وفي الجسم الحي لتنشيط القنوات الأيونية ذات بوابات الضوء والمضخات في الخلايا العصبية. في حين أن هذا النهج البصري الوراثي الحيوي (BL-OG) يمنح مكونا كيميائيا وراثيا للأدوات البصرية الجينية ، إلا أنه لا يقتصر على استخدامه في علم الأعصاب. بدلا من ذلك ، يمكن تسخير التلألؤ الحيوي لتنشيط أي بروتين حسي ضوئي ، وبالتالي تمكين التلاعب بالعديد من الوظائف بوساطة الضوء في الخلايا. يمكن مطابقة مجموعة متنوعة من أزواج luciferase-luciferin مع البروتينات الحسية الضوئية التي تتطلب أطوال موجية مختلفة من الضوء وشدة الضوء.

اعتمادا على التطبيق المحدد ، يمكن تحقيق توصيل الضوء الفعال باستخدام بروتينات اندماج المستقبلات الضوئية luciferase أو عن طريق النقل المشترك البسيط. يمكن أن تكون البروتينات الحسية الضوئية القائمة على الانحراف المعتمد على الضوء أو التغيرات التوافقية مدفوعة بالتلألؤ الحيوي للتأثير على العمليات الخلوية من توطين البروتين ، وتنظيم مسارات الإشارات داخل الخلايا إلى النسخ. يفصل البروتوكول أدناه التنفيذ التجريبي لتنشيط التلألؤ الحيوي في الخلايا والكائنات الحية ويصف النتائج باستخدام عمليات إعادة التلألؤ الحيوي وعوامل النسخ. يوفر البروتوكول للمحققين الإجراءات الأساسية لإجراء علم البصريات الحيوي الوراثي في المختبر وفي الجسم الحي. يمكن توسيع النهج الموصوفة وتخصيصها إلى العديد من النماذج التجريبية المختلفة.