Mapping promoter elements of a bacterial gene expression tool for improved optogenetic applicability - Rantala, Vaula (2025)
Optogenetiikka on tekniikka, jossa geeniteknologia yhdistettynä valokontrolliin mahdollistaa biologisten prosessien ajallisesti ja paikallisesti tarkan säätelyn. Optogeneettisissä sovelluksissa hyödynnetään valoaktiivisia proteiineja, kuten fytokromeja, solun toimintojen manipuloimiseksi. Optogeneettisillä työkaluilla valolla voidaan hallita esimerkiksi geenien ilmentämistä bakteereissa tai nisäkkäissä. Potentiaalisia käyttökohteita bakteereissa ovat muuan muassa synteettinen biologia ja biomateriaalien tuotannon sekä metabolisten prosessien tehostaminen, nisäkässoluissa taas erityisesti lääketieteelliset sovellukset. In vivo -kokeita ja nisäkässolusovelluksia ajatellen kiinnostavia ovat punaisen/kaukopunaisen valon aallonpituuksilla hallittavat työkalut, jotka ovat soluille turvallisempia ja mahdollistavat valon pääsyn syvemmälle kudoksiin. pREDusk on punaista valoa aistivaan bakteerifytokromiin perustuva työkalu halutun geenin ilmentämisen säätelyyn bakteereissa. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli löytää pREDusk-työkalun toiminnalle tärkeät promoottorialueen osat ja sekvenssielementit ja lyhentää promoottorialuetta mahdollisia tulevia nisäkässolusovelluksia varten. Hypoteesina oli, että alkuperäistä lyhyempi alue riittää takaamaan toiminnan bakteereissa. Promoottorialueesta valmistettiin mutageneesillä lyhennettyjä variantteja, joihin sisällytettiin erilaisia yhdistelmiä transkription aloitukselle aiemmin tärkeiksi tunnistetuista sitoutumiskohdista ja muista promoottorisekvenssin elementeistä. Varianttien toimintatehokkuutta bakteereissa arvioitiin fluoresenssimittauksilla. Työkalun havaittiin säilyttävän toimintansa bakteereissa myös lyhennettynä versiona. Työn tärkeimpänä tuloksena tunnistettiin promoottorialueen sekvenssielementit, jotka ovat tärkeitä työkalun toiminnalle bakteereissa. Tuloksia voidaan hyödyntää tulevissa tutkimuksissa, joiden myötä pREDusk-työkalun potentiaali voidaan siirtää käytännön sovelluksiin.