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通过对引导 RNA 进行位点特异性化学修饰来光控制 CRISPR/Cas9 功能
RNA 引导的 CRISPR/Cas9 系统是一种强大的基因组编辑工具箱，源自原核生物获得性免疫系统 1，过去几年在生物学研究和治疗应用方面受到越来越多的关注。2-5 CRISPR/Cas9 的基因组位点靶向能力依赖于向导 RNA（gRNA）间隔区与基因组 DNA 之间的碱基配对。6 核酸酶失活 Cas9（dCas9）消除了核酸酶活性，但保留了 DNA 靶向能力，已被重新利用，通过采用不同的蛋白质效应 7 例如基因激活和抑制、8,9 基因组位点成像、10,11 核碱基编辑 12,13 和表观遗传修饰，进一步扩展了 CRISPR/Cas9 系统的应用场景。 14,15 与持续活跃的 RNA - Cas9 复合物相比，开发条件控制的 CRISPR 功能尤其令人感兴趣，因为其活性可以以所需的空间和时间方式受到限制，从而实现对基因组的精确操作，同时减少副作用。16 可以通过合理设计 (d)Cas9 或 gRNA 来实现条件控制。(d)Cas9 蛋白的活性可以通过小分子诱导
利用光控制大脑作者：Edward S. Boyden，博士
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光遗传学：用光控制细胞功能
调节膜电位的工具 光遗传学最常见的用途之一是改变可兴奋细胞的膜电位。在神经元中，膜去极化会导致瞬态电信号（脉冲）的激活，这是神经元通讯的基础。相反，膜超极化会导致这些信号的抑制。控制操作这些电流的“开关”使神经科学家能够研究神经元在功能上如何相互关联以及神经元回路如何控制行为。通过外源表达改变神经元膜电位的光激活蛋白，光可以用作开关。一种方法是使用化学修饰的所谓“笼状配体”，这些配体在光刺激下变得活跃并与通过基因引入特定神经元的外源性受体结合。配体也可以通过充当光开关的光敏化合物与受体本身相连。在这两种情况下，都必须将光敏的可溶性或束缚配体注入细胞或组织，使它们对光敏感。或者，可以使用编码光敏蛋白（如视蛋白）的天然基因。这些光敏跨膜蛋白与发色团视网膜共价结合，视网膜吸收光后发生异构化（例如，从反式变为顺式构型），从而激活蛋白质。值得注意的是，视网膜化合物在大多数脊椎动物细胞中含量充足，因此无需注入外源分子。第一个利用视蛋白进行哺乳动物神经元光学控制的遗传编码系统是通过外源表达果蝇的三基因系统建立的。表达这些蛋白质的神经元对光的反应是数秒内的去极化和尖峰波。最近发现，微生物中的视蛋白（将光敏域与同一蛋白质中的离子通道或泵相结合）也可以调节神经元信号，通过在单个易于表达的蛋白质中提供更快的控制，彻底改变了该方法。这些神经元开关中的第一个使用了通道视紫红质-2 (ChR2)。当在神经元中表达并暴露于蓝光时，这种非选择性阳离子通道会立即使神经元去极化