Optogenetic Control of Bacterial Expression by Red Light
Julkaisuvuosi
2022
Tekijät
Multamäki, Elina; de Fuentes, Andres Garcia; Sieryi, Oleksii; Bykov, Alexander; Gerken, Uwe; Ranzani, Americo Tavares; Koehler, Juergen; Meglinski, Igor; Moeglich, Andreas; Takala, Heikki
Abstrakti:
In optogenetics, as in nature, sensory photoreceptors serve to control cellular processes by light. Bacteriophytochrome (BphP) photoreceptors sense red and far-red light via a biliverdin chromophore and, in response, cycle between the spectroscopically, structurally, and functionally distinct Pr and Pfr states. BphPs commonly belong to two-component systems that control the phosphorylation of cognate response regulators and downstream gene expression through histidine kinase modules. We recently demonstrated that the paradigm BphP from Deinococcus radiodurans exclusively acts as a phosphatase but that its photosensory module can control the histidine kinase activity of homologous receptors. Here, we apply this insight to reprogram two widely used setups for bacterial gene expression from blue-light to red-light control. The resultant pREDusk and pREDawn systems allow gene expression to be regulated down and up, respectively, uniformly under red light by 100-fold or more. Both setups are realized as portable, single plasmids that encode all necessary components including the biliverdin-producing machinery. The triggering by red light affords high spatial resolution down to the single-cell level. As pREDusk and pREDawn respond sensitively to red light, they support multiplexing with optogenetic systems sensitive to other light colors. Owing to the superior tissue penetration of red light, the pREDawn system can be triggered at therapeutically safe light intensities through material layers, replicating the optical properties of the skin and skull. Given these advantages, pREDusk and pREDawn enable red-light-regulated expression for diverse use cases in bacteria.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti/Sarja
Emojulkaisun nimi
Kustantaja
Volyymi
11
Numero
10
Sivut
3354-3367
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Kustantajan version lisenssi
CC BY
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka; Biokemia, solu- ja molekyylibiologia; Genetiikka, kehitysbiologia, fysiologia; Biolääketieteet
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Yhdysvallat (USA)
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1021/acssynbio.2c00259
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä