Optogénétique bioluminescente 2.0 : Exploiter la bioluminescence pour activer les protéines photosensorielles in vitro et in vivo

La bioluminescence - lumière émise par une enzyme luciférase oxydant un substrat de petite molécule, une luciférine - a été utilisée in vitro et in vivo pour activer les canaux ioniques et les pompes à lumière dans les neurones. Bien que cette approche optogénétique bioluminescente (BL-OG) confère une composante chimiogénétique aux outils optogénétiques, elle ne se limite pas à une utilisation en neurosciences. Au contraire, la bioluminescence peut être exploitée pour activer n’importe quelle protéine photosensorielle, permettant ainsi la manipulation d’une multitude de fonctions médiées par la lumière dans les cellules. Une variété de paires luciférase-luciférine peuvent être associées à des protéines photosensorielles nécessitant différentes longueurs d’onde d’intensité lumineuse et lumineuse.

Selon l’application spécifique, l’apport de lumière efficace peut être obtenu en utilisant des protéines de fusion luciférase-photorécepteur ou par simple co-transfection. Les protéines photosensorielles basées sur la dimérisation dépendante de la lumière ou les changements conformationnels peuvent être entraînées par la bioluminescence pour affecter les processus cellulaires de la localisation des protéines, la régulation des voies de signalisation intracellulaire à la transcription. Le protocole ci-dessous détaille l’exécution expérimentale de l’activation de la bioluminescence dans les cellules et les organismes et décrit les résultats en utilisant des recombinases et des facteurs de transcription basés sur la bioluminescence. Le protocole fournit aux chercheurs les procédures de base pour réaliser l’optogénétique bioluminescente in vitro et in vivo. Les approches décrites peuvent être étendues et individualisées à une multitude de paradigmes expérimentaux différents.