Temperature-responsive optogenetic probes of cell signaling.
Temperature-responsive optogenetic probes of cell signaling.
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DOI：
10.1038/s41589-021-00917-0
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发表时间：
2022-03
影响因子：
14.8
通讯作者：
Bugaj, Lukasz J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Benman, William;Berlew, Erin E.;Deng, Hao;Parker, Caitlyn;Kuznetsov, Ivan A.;Lim, Bomyi;Siekmann, Arndt F.;Chow, Brian Y.;Bugaj, Lukasz J.
我们描述了单组分光遗传学探针，其激活动力学依赖于光和温度。我们使用BcLOV4光感受器来刺激哺乳动物细胞中的Ras和PI3K信号传导，允许在低基础水平下在大动态范围内激活。令人惊讶的是，我们发现BcLOV4膜易位动力学可以通过光和温度调节，使得膜定位在升高的温度下自发地衰减，尽管恒定的光照。定量建模预测了BcLOV4在一系列光和温度输入下的激活动力学，从而为基于BcLOV4的探针提供了实验路线图。BcLOV4在斑马鱼和果蝇细胞中驱动了强烈而稳定的信号激活，热灭活提供了一种在单个哺乳动物细胞中多重不同蓝光敏感工具的方法。因此，BcLOV4是一种具有独特的光和温度敏感性的多功能光电传感器，能够直接生成广泛适用的光遗传学工具。
We describe single-component optogenetic probes whose activation dynamics depend on both light and temperature. We used the BcLOV4 photoreceptor to stimulate Ras and PI3K signaling in mammalian cells, allowing activation over a large dynamic range with low basal levels. Surprisingly, we found that BcLOV4 membrane translocation dynamics could be tuned by both light and temperature such that membrane localization spontaneously decayed at elevated temperatures despite constant illumination. Quantitative modeling predicted BcLOV4 activation dynamics across a range of light and temperature inputs and thus provides an experimental roadmap for BcLOV4-based probes. BcLOV4 drove strong and stable signal activation in both zebrafish and fly cells, and thermal inactivation provided a means to multiplex distinct blue-light sensitive tools in individual mammalian cells. BcLOV4 is thus a versatile photosensor with unique light and temperature sensitivity that enables straightforward generation of broadly applicable optogenetic tools.
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