Programmable evolution of optogenetic systems
光遗传学系统的可编程进化
基本信息
- 批准号:10480900
- 负责人:
- 金额:$ 19.68万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-09-15 至 2024-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:BiliverdineBindingBiochemicalBiological ProcessBiologyBlindnessCell ShapeCellsChemicalsDNA LibraryDarknessDiseaseDissectionEngineeringEnzymesEvolutionFluorescenceFutureGene ActivationGene Expression ProfilingGenesGrowthIn VitroIndividualKineticsLightMalignant NeoplasmsMammalian CellMass Spectrum AnalysisMeasuresMethodsModificationMutagenesisMutateOpticsOrganellesPhotophobiaPhytochromePlantsProductionPropertyProteinsPublishingResolutionSignal TransductionSystemTherapeuticTissuesWorkYeastschromophoredesignimprovedin vivoinsightlight intensityminimally invasivemutantoptical sensoroptogeneticsphyA phytochromephyB phytochromepressureprogramssensorspatiotemporalsynthetic constructtooltrafficking
项目摘要
Project Summary: The ability to use light to control biological processes has enabled the careful
dissection of biology and could be developed into future treatments for blindness, cancer, and many
other diseases. Systems that respond to red to near-infrared (NIR) light are particularly useful because
those wavelengths efficiently penetrate tissue, but these systems can be greatly improved by
engineering them to efficiently bind endogenous chromophores or to be more sensitive to light. By
using a new continuous evolution system, OrthoRep, we will evolve the Phytochrome B (PhyB)
optogenetic tool to use biliverdin (which is present in every cell) as a chromophore and evolve versions
that are activated by different wavelengths of NIR light. This will be accomplished by modifying the
Automated Continuous Evolution (ACE) that can automatically apply evolutionary pressure as the gene
of the optogenetic tool continuously mutates. Because PhyB will respond to light by activating a gene
essential for survival, it will be possible to evolve the activation wavelength, the amount of light that is
required to activate the gene, and the level of the activation once illuminated. Evolved PhyB mutants
that have useful properties will be validated/characterized biochemically and for controlling genes in
mammalian cells. The resulting optogenetic tools will enable new opportunities for in vivo optogenetics
and the modified ACE can be used to develop many other types of optogenetic tools, optical sensors,
and more.
项目摘要:利用光来控制生物过程的能力使得谨慎的研究成为可能。
生物学的剖析,可以开发成未来治疗失明、癌症和许多疾病的方法
其他疾病。对红光到近红外 (NIR) 光做出响应的系统特别有用,因为
这些波长可以有效地穿透组织,但是这些系统可以通过以下方法得到极大的改进:
对它们进行改造以有效结合内源生色团或对光更加敏感。经过
使用新的持续进化系统 OrthoRep,我们将进化光敏色素 B (PhyB)
使用胆绿素(存在于每个细胞中)作为生色团并进化版本的光遗传学工具
由不同波长的近红外光激活。这将通过修改来完成
自动连续进化(ACE),可以自动施加进化压力作为基因
光遗传学工具的不断变异。因为 PhyB 会通过激活基因来响应光
对于生存至关重要,将有可能进化激活波长,即光的量
激活基因所需的量,以及光照后的激活水平。进化的 PhyB 突变体
具有有用特性的将通过生化方法进行验证/表征,并用于控制基因
哺乳动物细胞。由此产生的光遗传学工具将为体内光遗传学带来新的机遇
修改后的ACE可用于开发许多其他类型的光遗传学工具、光学传感器、
等等。
项目成果
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专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
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