Biyolüminesan Optogenetik 2.0: Fotosensör Proteinleri In Vitro ve In Vivo'yu Aktive Etmek için Biyolüminesanstan Yararlanma

Biyolüminesans - küçük bir molekül substratını, bir lusiferini oksitleyen bir lusiferaz enzimi tarafından yayılan ışık - nöronlardaki ışık kapılı iyon kanallarını ve pompaları aktive etmek için in vitro ve in vivo olarak kullanılmıştır. Bu biyolüminesan optogenetik (BL-OG) yaklaşımı, optogenetik araçlara kemogenetik bir bileşen kazandırırken, sinirbilimde kullanımla sınırlı değildir. Daha ziyade, biyolüminesans, herhangi bir fotosensör proteinini aktive etmek için kullanılabilir, böylece hücrelerde çok sayıda ışık aracılı fonksiyonun manipülasyonunu sağlar. Çeşitli lusiferaz-lusiferin çiftleri, farklı ışık dalga boyları ve ışık yoğunlukları gerektiren fotosensoriyel proteinlerle eşleştirilebilir.

Spesifik uygulamaya bağlı olarak, lusiferaz-fotoreseptör füzyon proteinleri kullanılarak veya basit ko-transfeksiyon ile verimli ışık dağıtımı sağlanabilir. Işığa bağımlı dimerizasyon veya konformasyonel değişikliklere dayanan fotosensoriyel proteinler, protein lokalizasyonundan, hücre içi sinyal yollarının transkripsiyona kadar hücresel süreçleri etkilemek için biyolüminesans tarafından yönlendirilebilir. Aşağıdaki protokol, hücrelerde ve organizmalarda biyolüminesans aktivasyonunun deneysel olarak yürütülmesini detaylandırmakta ve biyolüminesans güdümlü rekombinazlar ve transkripsiyon faktörleri kullanılarak sonuçları açıklamaktadır. Protokol, araştırmacılara in vitro ve in vivo biyolüminesan optogenetiği gerçekleştirmek için temel prosedürleri sağlar. Açıklanan yaklaşımlar daha da genişletilebilir ve çok sayıda farklı deneysel paradigmaya bireyselleştirilebilir.