ニューロンの遺伝的エンコードツールを最適化するための核局在信号

ニューロンの核輸送は、非神経細胞の核輸送とは異なります。ここでは、近赤外（NIR）光によって誘発される関心のタンパク質の核輸出のために、非opsinな光遺伝学的ツール（OT）を開発しました。暗闇では、核の輸入はOT作用を逆転させます。このツールを使用して、異なるインポート特異性を持つ核局在信号（NLSS）によって媒介される核輸送ダイナミクスの比較分析を使用しました。MYCやSV40などの広く使用されているKPNA2結合NLSSは、ニューロンで次味的であることがわかりました。迅速な核輸入を媒介する珍しいNLSSを特定し、核輸出のOTの性能をさまざまなNLSSによって調整できることを実証しました。これらのNLSSを使用して、ニューロンのバックグラウンドが低く、より高いコントラストのために、光制御遺伝子発現のNIR OTを最適化しました。ニューロンに豊富な選択されたNLSS結合インポートは、OTや遺伝子編集ツールを含むこれらの細胞の遺伝的にエンコードされたツールの性能を改善する可能性があります。

Nuclear transport in neurons differs from that in non-neuronal cells. Here we developed a non-opsin optogenetic tool (OT) for the nuclear export of a protein of interest induced by near-infrared (NIR) light. In darkness, nuclear import reverses the OT action. We used this tool for comparative analysis of nuclear transport dynamics mediated by nuclear localization signals (NLSs) with different importin specificities. We found that widely used KPNA2-binding NLSs, such as Myc and SV40, are suboptimal in neurons. We identified uncommon NLSs mediating fast nuclear import and demonstrated that the performance of the OT for nuclear export can be adjusted by varying NLSs. Using these NLSs, we optimized the NIR OT for light-controlled gene expression for lower background and higher contrast in neurons. The selected NLSs binding importins abundant in neurons could improve performance of genetically encoded tools in these cells, including OTs and gene-editing tools.