Lights, cytoskeleton, action: Optogenetic control of cell dynamics.
Lights, cytoskeleton, action: Optogenetic control of cell dynamics.
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DOI：
10.1016/j.ceb.2020.03.003
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发表时间：
2020-10
影响因子：
7.5
通讯作者：
van Haren J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wittmann T;Dema A;van Haren J
细胞生物学正在从观察分子转向实时控制分子，这是对细胞工作机制理解的关键一步。光遗传学最初是从控制神经元活动的光门控离子通道发展起来的，现在它描述了任何设计用于完成特定光介导任务的遗传编码蛋白质系统。最近的光敏开关采用了许多巧妙的设计，使几乎任何蛋白质或感兴趣的途径都可以实现空间和时间控制。下一代光遗传学包括光控蛋白质-蛋白质相互作用和变形光传感器，结合活体显微镜可以对活细胞中的动态蛋白质功能进行急性调节和分析。我们提供了各种类型的光遗传开关的简要概述。然后，我们讨论了如何采用不同的方法通过Rho GTPase信号传导、微管和肌动蛋白组装、有丝分裂纺锤体定位和细胞内运输来控制细胞骨架动力学，并强调了不同实验策略的优点和局限性。
Cell biology is moving from observing molecules to controlling them in real time, a critical step towards a mechanistic understanding of how cells work. Initially developed from light-gated ion channels to control neuron activity, optogenetics now describes any genetically encoded protein system designed to accomplish specific light-mediated tasks. Recent photosensitive switches employ many ingenious designs that bring spatial and temporal control within reach for almost any protein or pathway of interest. This next generation optogenetics includes light-controlled protein-protein interactions and shapeshifting photosensors, which in combination with live microscopy enable acute modulation and analysis of dynamic protein functions in living cells. We provide a brief overview of various types of optogenetic switches. We then discuss how diverse approaches have been employed to control cytoskeleton dynamics with light through Rho GTPase signaling, microtubule and actin assembly, mitotic spindle positioning and intracellular transport and highlight advantages and limitations of different experimental strategies.
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