November 13, 2012

OPTICAL CONTROL OF PROTEIN ACTIVITY BY FLUORESCENT PROTEIN DOMAINS


 "Optical Control of Protein Activity by Fluorescent Protein Domains". X. X. Zhou, H. K. Chung, A. J. Lam, M. Z. Lin. SCIENCE 338, 810 (2012). DOI: 10.1126/science.1226854

Fluorescent proteins (FPs) are widely used as optical sensors, whereas other light-absorbing domains have been used for optical control of protein localization or activity. Here, we describe light-dependent dissociation and association in a mutant of the photochromic FP Dronpa, and we used it to control protein activities with light. We created a fluorescent light-inducible protein design in which Dronpa domains are fused to both termini of an enzyme domain. In the dark, the Dronpa domains associate and cage the protein, but light induces Dronpa dissociation and activates the protein. This method enabled optical control over guanine nucleotide exchange factor and protease domains without extensive screening. Our findings extend the applications of FPs from exclusively sensing functions to also encompass optogenetic control. 

Las proteínas fluorescentes (FPs) son ampliamente usadas como sensores ópticos, mientras que otros dominios absorbedores de luz han sido usados para el control óptico de la localización o de la actividad de las proteínas. Aquí se describe la disociación y la asociación dependientes de la iluminación en una mutación de la FP Dronpa fotocrómica, la cual se usó para controlar con luz las actividades de las proteínas. Se creó una proteína fotoluminiscente a la cual están unidos los dominios de Dronpa a ambas terminaciones de un dominio enzimático. En la oscuridad, los dominios Dronpa asocian y encapsulan a la proteína, pero la luz induce la disociación del Dronpa y activa a la proteína. Este método permite controlar ópticamente el factor de intercambio en el nucleótido guanina así como los dominios de proteasa sin un apantallamiento extensivo. Los resultados se extienden hasta las aplicaciones de FPs, a partir de funciones tipo sensor exclusivo, para abarcar también el control optogenético.

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