Bioluminescente Optogenética 2.0: Aproveitamento da Bioluminescência para Ativar Proteínas Fotosensory In Vitro e In Vivo

A bioluminescência - luz emitida por uma enzima luciferase oxidando um substrato de molécula pequena, uma luciferina - tem sido usada in vitro e in vivo para ativar canais de íons e bombas de íons com entrada de luz em neurônios. Embora essa abordagem bioluminescente optogenética (BL-OG) confere um componente quimigenético às ferramentas optogenéticas, não se limita ao uso na neurociência. Em vez disso, a bioluminescência pode ser aproveitada para ativar qualquer proteína fotossensorial, permitindo assim a manipulação de uma infinidade de funções mediadas pela luz nas células. Uma variedade de pares de luciferase-luciferina pode ser combinada com proteínas fotossensoriais que requerem diferentes comprimentos de onda de intensidades de luz e luz.

Dependendo da aplicação específica, a entrega de luz eficiente pode ser alcançada usando proteínas de fusão de fotorreceptores de luciferase ou por co-transfecção simples. Proteínas fotossoriais baseadas em dimerização dependente da luz ou alterações conformais podem ser impulsionadas pela bioluminescência para efetivar processos celulares desde a localização de proteínas, regulação de vias de sinalização intracelulares até a transcrição. O protocolo abaixo detalha a execução experimental da ativação da bioluminescência em células e organismos e descreve os resultados usando recombinases orientadas por bioluminescência e fatores de transcrição. O protocolo fornece aos investigadores os procedimentos básicos para a realização de optogenética bioluminescente in vitro e in vivo. As abordagens descritas podem ser ainda mais estendidas e individualizadas para uma infinidade de diferentes paradigmas experimentais.