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CreLite:一种使用红光的光遗传学控制的 Cre/loxP 系统。

CreLite: An optogenetically controlled Cre/loxP system using red light.

机构信息

Department of Genetics, The University of Texas MD Anderson Cancer Center, Houston, Texas, USA.

Genetics and Epigenetics Graduate Program, The University of Texas MD Anderson Cancer Center UTHealth Graduate School of Biomedical Sciences, Houston, Texas, USA.

出版信息

Dev Dyn. 2020 Nov;249(11):1394-1403. doi: 10.1002/dvdy.232. Epub 2020 Aug 31.

DOI:10.1002/dvdy.232
PMID:32745301
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7931845/
Abstract

BACKGROUND

Precise manipulation of gene expression with temporal and spatial control is essential for functional analysis and determining cell lineage relationships in complex biological systems. The cyclic recombinase (Cre)-loxP system is commonly used for gene manipulation at desired times and places. However, specificity is dependent on the availability of tissue- or cell-specific regulatory elements used in combination with Cre. Here, we present CreLite, an optogenetically controlled Cre system using red light in developing zebrafish embryos.

RESULTS

Cre activity is disabled by splitting Cre and fusing with the Arabidopsis thaliana red light-inducible binding partners, PhyB and PIF6. Upon red light illumination, the PhyB-CreC and PIF6-CreN fusion proteins come together in the presence of the cofactor phycocyanobilin (PCB) to restore Cre activity. Red light exposure of zebrafish embryos harboring a Cre-dependent multicolor fluorescent protein reporter injected with CreLite mRNAs and PCB resulted in Cre activity as measured by the generation of multispectral cell labeling in several different tissues.

CONCLUSIONS

Our data show that CreLite can be used for gene manipulations in whole embryos or small groups of cells at different developmental stages, and suggests CreLite may also be useful for temporal and spatial control of gene expression in cell culture, ex vivo organ culture, and other animal models.

摘要

背景

在复杂的生物系统中,精确地操纵具有时空控制的基因表达对于功能分析和确定细胞谱系关系至关重要。循环重组酶 (Cre)-loxP 系统常用于在所需的时间和地点进行基因操作。然而,特异性取决于与 Cre 结合使用的组织或细胞特异性调节元件的可用性。在这里,我们介绍了 CreLite,这是一种在发育中的斑马鱼胚胎中使用红光进行光控控制的 Cre 系统。

结果

Cre 活性通过分裂 Cre 并与拟南芥红光诱导的结合伴侣 PhyB 和 PIF6 融合而被禁用。在红光照射下,PhyB-CreC 和 PIF6-CreN 融合蛋白在辅因子藻蓝胆素 (PCB) 的存在下聚集在一起,以恢复 Cre 活性。用 CreLite mRNA 和 PCB 对携带 Cre 依赖性多色荧光蛋白报告基因的斑马鱼胚胎进行红光照射,导致 Cre 活性,如在几种不同组织中产生多光谱细胞标记所示。

结论

我们的数据表明,CreLite 可用于在不同发育阶段的整个胚胎或小群细胞中进行基因操作,并表明 CreLite 也可能对细胞培养、离体器官培养和其他动物模型中的基因表达的时空控制有用。

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