在活体大肠杆菌中使用3D单分子追踪观察到的iLID光遗传蛋白的二元化
Alecia M Achimovich1, Ting Yan2, Andreas Gahlmann3
1Department of Molecular Physiology & Biological Physics, University of Virginia School of Medicine, Charlottesville, Virginia.
Biophysical journal
|July 8, 2023
概括
像iLID这样的光遗传二元化系统可以操纵活细胞中的蛋白质扩散. 这项研究评估了iLID在大肠杆菌中的性能,发现它强壮,但易受光线预激活.
科学领域:
- 细胞动力学和生物物理学
- 显微镜和成像技术
- 合成生物学和光遗传学
背景情况:
- 3D单分子跟踪显微镜通过解决扩散状态来揭示蛋白质动力学和细胞环境.
- 分配扩散状态需要显著的统计能力和遗传验证,这对必需的蛋白质来说可能是限制性的.
- 蛋白质分布的实时扰动对于研究细胞过程的永久遗传修饰具有优势.
研究的目的:
- 评估iLID光遗传系统对操纵活体大肠杆菌细胞中的蛋白质空间分布的性能.
- 评估光遗传二元化系统与3D单分子追踪一起用于研究蛋白质动态的实用性.
主要方法:
- 在活生生的大肠杆菌中利用了衍射有限显微镜和3D单分子追踪.
- 研究了iLID光遗传系统对488nm激光激活的反应.
- 在不同的光线条件和iLID系统配置下分析了蛋白质空间分布的变化.
主要成果:
- 在488nm激光激活后,在蛋白质空间分布中观察到强大的光遗传反应.
- 检测到iLID系统的意外预激活与高强度光在波长的LOV2域吸收率最小的波长.
- 证明iLID系统突变和蛋白质表达水平的定位可以最大限度地减少这种预激活.
结论:
- iLID光遗传系统有效地操纵大肠杆菌中的蛋白质分布,补充了3D单分子跟踪.
- 潜在的光预激活需要仔细的实验设计,包括使用优化的iLID变体和表达水平.
- 光遗传工具提供了一种强大的实时方法来扰乱蛋白质动态,并验证活细胞中的扩散状态分配.
