研究发现，某些放线菌含有一种蛋白质，可以在蓝光下结合RNA分子，从而可以使它们失活。因此不仅在细菌中，而且在哺乳动物甚至人类细胞中都可以通过光来切换RNA来控制蛋白质合成。
成果简介波恩大学LIMES研究所化学生物学与药物化学研究组组长GünterMayer教授团队在《Angew.Chem.Int.Ed.》发表了一篇题为“Aptamer-mediatedreversibletransactivationofgeneexpressionbylight”的研究论文。该团队建立了一个RNA—蛋白质界面—PHP，在蓝光下可逆地激活基因表达。该课题组构建了具有短序列RNA的适配体结构域与蛋白PAL结合的sgRNA，通过光照诱导PHP向sgRNA标记的位点募集，从而触发转录和基因表达。
图文解读图1基于PAL-—适配体系统的光依赖性转录激活的可逆控制。基于光感受器PAL与RNA适体的相互作用，利用CRISPR/dCAS9系统的一种变体，用于光控制激活基因表达。转录激活因子有条件地招募到靶基因启动子而导致的基因光激活。
图2记录激活实验。(a)PAL适配体扩展的sgRNAs示意图(上)和具有sgRNA结合位点的eBFP报告基因启动子区示意图(下)。(b)利用PAL适配体对eBFP报告基因的光依赖性调控延长了不同长度的sgRNAs(SG6、SG9和SG21)或PAL-binding缺陷突变体(SG6M21、SG9M21和SG12M21)。与SG6相比，当使用茎长为9或12nt的sgRNAs时，发现基因表达诱导效果更显著。(c)通过SG9提高光照强度对eBFP表达的影响。增加光强度导致增强的eBFP表达，最佳值为μW/cm2。(d)激活子结构域的排列对光依赖性eBFP表达的影响，与效应域顺序改变的变体（HSF1-p65-PAL，HPP）相比，使用PHP时的激活效果更显著一些。(e)sgRNAs中的两个适配子结构域（SG9M21TL，适配体在TL处突变；SG9M21SL2，仅在茎环2突变），突变导致活性大大降低。(f)当使用Metridia荧光素酶作为报告基因时，也观察到类似的结果。(g)在转染和光照后12h测量荧光素酶活性，之后将细胞置于黑暗中12h，发现报告水平降低了50%，并且可以通过光照活性完全恢复。
图3应用PHP系统来控制内源性基因的表达。(a)人内源性ASCL1启动子和利用的sgRNA结合位点的空间排列示意图。(b)使用带有9nt的sgRNAs，靶向人类ASCL1启动子上游的6个不同位点（SG9#1到SG9#6)，以#2和#4为靶点的sgRNAs在使用PHP的光照下表现出最强的ASCL1表达激活效果。(c)当使用CPTS2.0系统时，基因座#4也被发现能有效地调节转录激活，而当使用SAM和splitCPTS2.0系统时，位点#2更有效。
总结与展望综上所述，该团队发现了一种光核糖发生的新方法，它能在蓝光下可逆地控制基因表达，利用了光依赖性的RNA蛋白质相互作用，并将CRISPR/dCas9方法的组分数目减少到三个，即sgRNAs、dCas9和PHP。同时可以使用稳定表达dCas9的细胞或生物体，进一步强调了光依赖性PHP效应器系统的紧凑性。PHP只需要CPTS2.0系统（个碱基）的50%（即个碱基）。这个紧凑的系统需要较少的编码长度，这可能允许将所有组件集成到单个病*中。由于其他系统还没有这个选项，因此可以生成稳定的CRISPR细胞系，并用相应的sgRNAs进行转导。该方法增加了目前合成生物电路设计的模块化模块，具有广泛的适用性。
作者简介GünterMayer，德国波恩大学LIMES研究所化学生物学与药物化学研究组组长。
研究方向：开发分子工具，用于功能分析生物过程以及开发新的诊断和治疗策略，涉及微生物学、癌症、血液学和光化学等领域。
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