Bioluminescent Optogenetics 2.0: Utnytte bioluminescens for å aktivere fotosensoriske proteiner In Vitro og In Vivo

Bioluminescens - lys som slippes ut av et luciferase-enzym som oksiderer et lite molekylsubstrat, et luciferin - har blitt brukt in vitro og in vivo for å aktivere lysporterte ionkanaler og pumper i nevroner. Mens denne bioluminescent optogenetikk (BL-OG) tilnærmingen gir en kjemogenetisk komponent til optogenetiske verktøy, er det ikke begrenset til bruk i nevrovitenskap. Snarere kan bioluminescens utnyttes for å aktivere noe fotosensorisk protein, og dermed muliggjøre manipulering av en rekke lysmediert funksjoner i celler. En rekke luciferase-luciferin par kan matches med fotosensoriske proteiner som krever forskjellige bølgelengder av lys og lysintensiteter.

Avhengig av den spesifikke applikasjonen, kan effektiv lyslevering oppnås ved å bruke luciferase-photoreceptor fusjonsproteiner eller ved enkel co-transfection. Fotosensoriske proteiner basert på lysavhengig dimerisering eller konformasjonsendringer kan drives av bioluminescens for å påvirke cellulære prosesser fra proteinlokalisering, regulering av intracellulære signalveier til transkripsjon. Protokollen nedenfor beskriver den eksperimentelle utførelsen av bioluminescensaktivering i celler og organismer og beskriver resultatene ved hjelp av bioluminescensdrevne rekombinasjoner og transkripsjonsfaktorer. Protokollen gir undersøkere de grunnleggende prosedyrene for å utføre bioluminescent optogenetikk in vitro og in vivo. De beskrevne tilnærmingene kan utvides ytterligere og individualiseres til en rekke forskjellige eksperimentelle paradigmer.