光遺傳學技術是一種新型的生物技術,融合了光學及遺傳學技術,可以實現(xiàn)光對細胞活動的控制。在光遺傳學應用當中,靶向細胞可用基因來改造和表達光敏蛋白質,并可被光所調控。光遺傳學技術利用光敏離子通道蛋白對特定神經(jīng)細胞進行精準、快速的光控,已經(jīng)掀起了神經(jīng)科學研究領域的一場革命。除了光敏離子通道之外,能產(chǎn)生蛋白質相互作用的光敏蛋白也已被廣泛應用于光遺傳學研究。本文討論了常見的基于蛋白-蛋白相互作用的光敏蛋白,然后介紹了基于光控蛋白-蛋白相互作用的光遺傳學技術在光控基因表達、相分離、代謝工程和細胞器運輸中的應用。

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【部分圖文】：

圖1光遺傳技術中常用的兩類光信號激發(fā)的

光敏蛋白是指接受特定波長的光刺激之后能夠改變自身結構的一類蛋白質分子。光敏蛋白存在于自然界多種生物體中,使生物能夠對環(huán)境光照變化做出反應。有些光敏蛋白接受特定波長的光刺激后,會與另一個蛋白發(fā)生異源二聚化(hetero-dimerization)[圖1(a)],而有些光敏蛋白會發(fā)生....

圖2不同光敏蛋白的光誘導構象變化示意圖

光-氧-電感應結構域(Light-oxygen-voltage-sensingdomain,LOV)是在植物、藻類和真菌中均廣泛存在的一個蛋白感受器。除了參與控制植物的向光性外,LOV結構域在應激反應的調節(jié)中也起到重要作用[17-18]。LOV結構域帶有PAS(PER-ARNT....

圖3光控蛋白-蛋白相互作用激活基因表達

表1光遺傳學系統(tǒng)的主要光照參數(shù)Table1MajorparametersinoptogeneticssystemsOptogeneticsystemWavelengthIntensityLightsourceIlluminationtimeRefe....

圖4Corelets系統(tǒng)示意圖。Corelets系統(tǒng)包括兩個模塊:第一個是GFP標記的24個可光激活的iLID連接組成的鐵蛋

2017年,Shin等通過IDR-CRY2融合蛋白在藍光光照下引發(fā)CRY2多聚體的形成,構建了一套光控系統(tǒng)來控制細胞內(nèi)的相分離過程[34]。該方法可實現(xiàn)對細胞內(nèi)相分離的可逆控制,并可以在細胞局部激活相分離過程。為優(yōu)化光控相分離,該研究團隊先后開發(fā)了Corelets[35]和Cas....

本文編號：4005299