Light-switchable transcription factors obtained by direct screening in mammalian cells.
Light-switchable transcription factors obtained by direct screening in mammalian cells.
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DOI：
10.1038/s41467-023-38993-6
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发表时间：
2023-06-02
影响因子：
16.6
通讯作者：
Toettcher, Jared E.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhu, Liyuan;McNamara, Harold M.;Toettcher, Jared E.
光遗传学工具可以对许多生物过程提供精细的空间和时间控制。然而，新的光可切换蛋白质变体的开发仍然具有挑战性，并且该领域仍然缺乏工程或发现具有光可切换生物功能的蛋白质变体的通用方法。在这里，我们采用蛋白质结构域插入和哺乳动物细胞表达策略，直接在哺乳动物细胞中生成和筛选候选光遗传学工具库。该方法基于在目标候选蛋白的所有可能位置插入 AsLOV2 光可切换结构域，将文库引入哺乳动物细胞，以及对具有光可切换活性的变体进行光/暗选择。我们使用 Gal4-VP64 转录因子作为模型系统展示了该方法的实用性。我们所得的 LightsOut 转录因子在暗光和蓝光条件下的转录活性表现出 150 倍以上的变化。我们表明，光开关功能可推广到另外两个 Cys6Zn2 和 C2H2 锌指结构域中的类似插入位点，为一大类转录因子的光遗传学调控提供了起点。我们的方法可以简化单蛋白光遗传学开关的识别，特别是在结构或生化知识有限的情况下。光开关变体仅适用于有限的蛋白质和途径子集。在这里，作者采用了蛋白质结构域插入和哺乳动物细胞表达策略，直接在哺乳动物细胞中生成和筛选潜在的光遗传学工具库。
Optogenetic tools can provide fine spatial and temporal control over many biological processes. Yet the development of new light-switchable protein variants remains challenging, and the field still lacks general approaches to engineering or discovering protein variants with light-switchable biological functions. Here, we adapt strategies for protein domain insertion and mammalian-cell expression to generate and screen a library of candidate optogenetic tools directly in mammalian cells. The approach is based on insertion of the AsLOV2 photoswitchable domain at all possible positions in a candidate protein of interest, introduction of the library into mammalian cells, and light/dark selection for variants with photoswitchable activity. We demonstrate the approach’s utility using the Gal4-VP64 transcription factor as a model system. Our resulting LightsOut transcription factor exhibits a > 150-fold change in transcriptional activity between dark and blue light conditions. We show that light-switchable function generalizes to analogous insertion sites in two additional Cys6Zn2 and C2H2 zinc finger domains, providing a starting point for optogenetic regulation of a broad class of transcription factors. Our approach can streamline the identification of single-protein optogenetic switches, particularly in cases where structural or biochemical knowledge is limited. Light-switchable variants are only available for a limited subset of proteins and pathways. Here the authors adapt strategies for protein domain insertion and mammalian-cell expression to generate and screen a library of potential optogenetic tools directly in mammalian cells.
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在单细胞水平上表观遗传调节的动力学。
DOI：
10.1126/science.aab2956
发表时间：
2016-02-12
期刊：
Science (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Bintu L;Yong J;Antebi YE;McCue K;Kazuki Y;Uno N;Oshimura M;Elowitz MB
通讯作者：
Elowitz MB
影响因子：
16.6
作者：
Duan L;Hope J;Ong Q;Lou HY;Kim N;McCarthy C;Acero V;Lin MZ;Cui B
通讯作者：
Cui B
DOI：
10.1126/science.aah3404
发表时间：
2016-12-16
期刊：
Science (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Dagliyan O;Tarnawski M;Chu PH;Shirvanyants D;Schlichting I;Dokholyan NV;Hahn KM
通讯作者：
Hahn KM
影响因子：
9.3
作者：
Chen SY;Osimiri LC;Chevalier M;Bugaj LJ;Nguyen TH;Greenstein RA;Ng AH;Stewart-Ornstein J;Neves LT;El-Samad H
通讯作者：
El-Samad H
影响因子：
16.6
作者：
Carrasco-Lopez, Cesar;Zhao, Evan M.;Avalos, Jose L.
通讯作者：
Avalos, Jose L.