一种新的基于AraC的光遗传工具用蓝光控制基因表达

“再见L-阿拉伯糖驱动
把你的文化放在振动器里
转动LED
当你想要
你可以把它们关掉
不需要洗
不需要任何洗涤......“
- Barbara di Ventura

如果你在推特上关注芭芭拉·迪·文图拉，你可能看过她唱她的实验室最近发表的论文的视频穆斯塔法Khammash的实验室在苏黎世联邦理工学院。弗莱堡大学(University of Freiburg)教授迪·文图拉(Di Ventura)说:“这不是一个图形抽象，而是一个音乐抽象。”这篇论文是关于一种名为BLADE(大肠杆菌中蓝光诱导AraC二聚体)的新工具，它可以通过蓝光来开启和关闭表达。

灵感来自于@URIALONWEIZMANN.，这里是我的歌，关于我们的报纸最近发表@nchembio.
标题：再见L-Arabinose Drive。致力于江户民，阿林和@khammashlab.．我希望你们都喜欢它！
免责声明:我不得不在规定的时间内突然剪掉它。pic.twitter.com/j6rhccby2m.

- Barbara di Ventura（@barbara_synbio）5月13日，2021年

原始ARAC转录调节器

他们的系统是基于控制P_坏启动子。“ARAC广泛用于合成生物学，生物技术和几乎每个微生物学实验室，”Di Ventura说。它依赖于通过导致Arac二聚体的构象变化来激活转录的糖阿拉伯糖。在这样做时，二聚体从抑制转录到激活转录的转录的二聚体移位。然而，该系统缺乏时空调节，并且很难反转，使其不适合某些类型的实验。

(想了解更多关于AraC和其他推广系统的信息，请访问我们的质粒101:诱导启动子文章.）

修改AraC以创建BLADE

该团队通过将AraC的二聚结构域替换为VVD，从而创建了BLADE。VVD是一种光响应结构域，在蓝光照射下二聚(图1)。Vaucheria frigida.AUREOCHROME1（VFAU1），也导致功能叶片变体。该团队在A ARAC的VVD和DNA结合结构域之间使用P的下游（P）的DNA结合结构域进行了不同的接头_坏启动子。虽然没有一种结构能像野生型AraC那样发出强烈的信号，但它仍然达到了大多数应用程序所需的表达水平。

图1:在蓝光下，BLADE的VVD域二聚并激活转录。

该团队创建了两个结构，其中包括:

• PBLADE-MCHERRY.:这个结构，由pBAD33骨干，包含BLADE, P_坏启动子，以及下游的MCHERRY记者_坏启动子。要使用这个带有你感兴趣基因的质粒，你需要用你感兴趣的基因替换mCherry。
• pBLADE^只有：这种质粒仅含有刀片，基于ptrc99a质粒．它不包括P_坏启动子。如果您已经有一个基于PBAD33的质粒表达您的感兴趣的基因，您所要做的就是合作转换PBLADE^只有．这样，可以在PBAD启动子下进行以前克隆的感兴趣的基因，可以用光控制而不需要任何克隆。

刀片对ATAC有什么优势？

与原始的AraC系统相比，BLADE更精确。迪·文图拉说:“我们表明，在人群中，异质性更小，你可以做所有这些空间受限的实验，以及那些需要可逆性的实验，这是你不能用AraC做的。”

刀片随着灯开关的轻弹激活转录，并尽快关闭。使用阿拉伯糖的原始ARAC系统需要许多洗涤步骤来删除阿拉伯糖，使得难以迅速调节。

Arabinose还在生长媒体内循环，不能包含在特定区域。然而，蓝光在空间上被限制，您可以通过团队创建的生活图像（图2）看到这展示了这一点。这些图像基于概念噬菌体照片大约十年前创造了。要创建这些图像，科学家们使用了用PBLADE转换的菌株，表达超折叠器GFP而不是P下的MCHERRY_坏启动子。它们在琼脂平板上产生了一种细菌草坪，将掩模放在包含图像图案的板上，并在板上闪烁蓝光。由掩模阻断的板上的区域不会产生荧光蛋白，而暴露的区域将发出荧光。通过这些图像，您可以看到激活是如何精确的空间精确。

图2：Michelangelo的“亚当的创造”的一只噬菌体镜。这种引导镜使用了160个单独的图像一起创建。图片来自Romano等人，2021年许可。

刀片只是Di Ventura的实验室和Khammash的实验室已经创建和共享了Zhammash的实验室之一。您可以找到沉积在Di Ventura的实验室的所有质粒，包括流行的轻型诱导核出口系统（词汇）在这里．也可以找到来自Khammash实验室的致硫化质粒在这里．

参考资料

参考文献

Romano E，Baumschlager A，AkmoniçBEB，Palanisamy N，Houmani M，Schmidt G，ÖztürkMa，Ernst L，Khammash M，Di Ventura B（2021）工程Arac，使其响应于光明而不是阿拉伯语。NAT CHEM BIOL。https://doi.org/10.1038/s41589-021-00787-6

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