Optogenetic control of organelle transport and positioning.
Optogenetic control of organelle transport and positioning.
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DOI：
10.1038/nature14128
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发表时间：
2015-02-05
期刊：
影响因子：
64.8
通讯作者：
Kapitein, Lukas C.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
van Bergeijk, Petra;Adrian, Max;Hoogenraad, Casper C.;Kapitein, Lukas C.
细胞器的正确定位基于马达蛋白的细胞事件，如信号，极化和生长的基础。然而，对于许多细胞器，位置和功能之间的精确联系仍然不清楚，因为缺乏时空精度控制细胞内细胞器定位的策略。在这里，我们建立光学控制的细胞内运输，通过使用光敏异源二聚体招募特定的细胞骨架马达蛋白（驱动蛋白，动力蛋白或肌球蛋白）选择的货物。我们证明，过氧化物酶体，再循环内体和线粒体的运动可以局部和反复诱导或停止，允许快速的细胞器重新定位。我们在原代神经元中应用这种方法来测试再循环内体的局部定位如何有助于轴突生长，并发现动力蛋白驱动的从轴突生长锥中去除内体可逆地抑制轴突生长，而驱动蛋白驱动的内体富集增强生长。我们的光遗传学控制细胞器定位的策略将广泛适用于直接探索不同模型系统中的位点特异性细胞器功能。
Proper positioning of organelles by cytoskeleton-based motor proteins underlies cellular events such as signaling, polarization, and growth. For many organelles, however, the precise connection between position and function has remained unclear, because strategies to control intracellular organelle positioning with spatiotemporal precision are lacking. Here, we establish optical control of intracellular transport by using light-sensitive heterodimerization to recruit specific cytoskeletal motor proteins (kinesin, dynein or myosin) to selected cargoes. We demonstrate that the motility of peroxisomes, recycling endosomes and mitochondria can be locally and repeatedly induced or stopped, allowing rapid organelle repositioning. We applied this approach in primary neurons to test how local positioning of recycling endosomes contributes to axon outgrowth and found that dynein-driven removal of endosomes from axonal growth cones reversibly suppressed axon growth, whereas kinesin-driven endosome enrichment enhances growth. Our strategy for optogenetic control of organelle positioning will be widely applicable to directly explore site-specific organelle functions in different model systems.
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影响因子：
48
作者：
Kennedy, Matthew J.;Hughes, Robert M.;Peteya, Leslie A.;Schwartz, Joel W.;Ehlers, Michael D.;Tucker, Chandra L.
通讯作者：
Tucker, Chandra L.
影响因子：
5.3
作者：
Eva, Richard;Crisp, Sarah;Fawcett, James W.
通讯作者：
Fawcett, James W.
影响因子：
16.2
作者：
Ori-McKenney KM;Jan LY;Jan YN
通讯作者：
Jan YN
DOI：
10.1083/jcb.201312123
发表时间：
2014-03-31
期刊：
The Journal of cell biology
影响因子：
--
作者：
Sheng ZH
通讯作者：
Sheng ZH
影响因子：
64.5
作者：
Honnappa, Srinivas;Gouveia, Susana Montenegro;Steinmetz, Michel O.
通讯作者：
Steinmetz, Michel O.