Optogenetic Approaches for the Spatiotemporal Control of Signal Transduction Pathways

光遗传学 信号转导 生物 效应器 神经科学 受体 G蛋白偶联受体 细胞生物学 遗传学
作者
Markus M. Kramer,Levin Lataster,Wilfried Weber,Gerald Radziwill
出处
期刊:International Journal of Molecular Sciences [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:22 (10): 5300-5300 被引量:24
标识
DOI:10.3390/ijms22105300
摘要

Biological signals are sensed by their respective receptors and are transduced and processed by a sophisticated intracellular signaling network leading to a signal-specific cellular response. Thereby, the response to the signal depends on the strength, the frequency, and the duration of the stimulus as well as on the subcellular signal progression. Optogenetic tools are based on genetically encoded light-sensing proteins facilitating the precise spatiotemporal control of signal transduction pathways and cell fate decisions in the absence of natural ligands. In this review, we provide an overview of optogenetic approaches connecting light-regulated protein-protein interaction or caging/uncaging events with steering the function of signaling proteins. We briefly discuss the most common optogenetic switches and their mode of action. The main part deals with the engineering and application of optogenetic tools for the control of transmembrane receptors including receptor tyrosine kinases, the T cell receptor and integrins, and their effector proteins. We also address the hallmarks of optogenetics, the spatial and temporal control of signaling events.

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