Optogenética bioluminiscente 2.0: Aprovechamiento de la bioluminiscencia para activar proteínas fotosensoriales in vitro e in vivo

La bioluminiscencia, la luz emitida por una enzima luciferasa que oxida un sustrato de molécula pequeña, una luciferina, se ha utilizado in vitro e in vivo para activar los canales iónicos dependientes de la luz y las bombas en las neuronas. Si bien este enfoque de optogenética bioluminiscente (BL-OG) confiere un componente quimiogenético a las herramientas optogenéticas, no se limita a su uso en neurociencia. Más bien, la bioluminiscencia se puede aprovechar para activar cualquier proteína fotosensorial, lo que permite la manipulación de una multitud de funciones mediadas por la luz en las células. Una variedad de pares luciferasa-luciferina se pueden combinar con proteínas fotosensoriales que requieren diferentes longitudes de onda de luz e intensidades de luz.

Dependiendo de la aplicación específica, se puede lograr una entrega de luz eficiente mediante el uso de proteínas de fusión luciferasa-fotorreceptor o mediante una simple co-transfección. Las proteínas fotosensoriales basadas en la dimerización dependiente de la luz o los cambios conformacionales pueden ser impulsadas por la bioluminiscencia para afectar los procesos celulares desde la localización de proteínas, la regulación de las vías de señalización intracelular hasta la transcripción. El siguiente protocolo detalla la ejecución experimental de la activación de la bioluminiscencia en células y organismos y describe los resultados utilizando recombinasas impulsadas por bioluminiscencia y factores de transcripción. El protocolo proporciona a los investigadores los procedimientos básicos para llevar a cabo la optogenética bioluminiscente in vitro e in vivo. Los enfoques descritos pueden ampliarse e individualizarse a una multitud de paradigmas experimentales diferentes.