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Noninvasive optical activation of Flp recombinase for genetic manipulation in deep mouse brain regions

DOI:10.1038/s41467-018-08282-8 期刊:Nature Communications 出版年份:2019 更新时间:2025-09-23 15:22:29
摘要: Spatiotemporal control of gene expression or labeling is a valuable strategy for identifying functions of genes within complex neural circuits. Here, we develop a highly light-sensitive and efficient photoactivatable Flp recombinase (PA-Flp) that is suitable for genetic manipulation in vivo. The highly light-sensitive property of PA-Flp is ideal for activation in deep mouse brain regions by illumination with a noninvasive light-emitting diode. In addition, PA-Flp can be extended to the Cre-lox system through a viral vector as Flp-dependent Cre expression platform, thereby activating both Flp and Cre. Finally, we demonstrate that PA-Flp–dependent, Cre-mediated Cav3.1 silencing in the medial septum increases object-exploration behavior in mice. Thus, PA-Flp is a noninvasive, highly efficient, and easy-to-use optogenetic module that offers a side-effect-free and expandable genetic manipulation tool for neuroscience research.
作者: Hyunjin Jung,Seong-Wook Kim,Minsoo Kim,Jongryul Hong,Daseuli Yu,Ji Hye Kim,Yunju Lee,Sungsoo Kim,Doyeon Woo,Hee-Sup Shin,Byung Ouk Park,Won Do Heo
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To develop a noninvasive, highly light-sensitive photoactivatable Flp recombinase (PA-Flp) for spatiotemporal genetic manipulation in deep mouse brain regions and extend its utility to the Cre-lox system for neuroscience applications.

PA-Flp is a highly efficient, noninvasive optogenetic tool for precise genetic manipulation in deep mouse brain regions, extendable to the Cre-lox system, and demonstrated to modulate neurobehavioral outcomes such as increased object exploration, offering a versatile platform for neuroscience research with minimal side effects.

Potential basal activity or leaky expression in certain conditions (e.g., motor cortex), reliance on viral vectors which may have off-target effects, and constraints of light penetration depth in very deep brain regions despite high sensitivity.

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