光遺傳學(xué)技術(shù)是一種新型的生物技術(shù),融合了光學(xué)及遺傳學(xué)技術(shù),可以實現(xiàn)光對細胞活動的控制。在光遺傳學(xué)應(yīng)用當(dāng)中,靶向細胞可用基因來改造和表達光敏蛋白質(zhì),并可被光所調(diào)控。光遺傳學(xué)技術(shù)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(xué)研究領(lǐng)域的一場革命。除了光敏離子通道之外,能產(chǎn)生蛋白質(zhì)相互作用的光敏蛋白也已被廣泛應(yīng)用于光遺傳學(xué)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(xué)技術(shù)在光控基因表達、相分離、代謝工程和細胞器運輸中的應(yīng)用。

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圖1光遺傳技術(shù)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(jié)構(gòu)的一類蛋白質(zhì)分子。光敏蛋白存在于自然界多種生物體中,使生物能夠?qū)Νh(huán)境光照變化做出反應(yīng)。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(dǎo)構(gòu)象變化示意圖

光-氧-電感應(yīng)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)域在應(yīng)激反應(yīng)的調(diào)節(jié)中也起到重要作用[17-18]。LOV結(jié)構(gòu)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(xué)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(gòu)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