Photostimulation ist eine nicht-invasive Methode zur Kontrolle biologischer Ereignisse mit hervorragender räumlicher und zeitlicher Auflösung. Neue Methoden sind erwünscht, um endogene Proteine, die in ihrer natürlichen Umgebung exprimiert werden, zu photoregulieren. Hier stellen wir einen Ansatz vor, um die Funktion eines neuronalen Proteins direkt in Neuronen mit Hilfe einer genetisch kodierten unnatürlichen Aminosäure (Uaa) optisch zu steuern. Durch die Verwendung eines orthogonalen tRNA/Aminoacyl-tRNA-Synthetase-Paares zur Unterdrückung des bernsteinfarbenen Codons wird ein photoreaktives Uaa 4,5-Dimethoxy-2-nitrobenzyl-cystein (Cmn) ortsspezifisch in die Pore eines neuronalen Proteins Kir2.1, einen nach innen gerichteten Kaliumkanal, eingebaut. Das sperrige Cmn blockiert physikalisch die Kanalpore, wodurch Kir2.1 nicht leitend wird. Die Lichtbeleuchtung wandelt Cmn sofort in eine kleinere natürliche Aminosäure Cys um und aktiviert die Kir2.1-Kanalfunktion. Wir exprimieren diese photo-induzierbaren inwardly rectifying Kalium (PIRK) Kanäle in hippokampalen primären Neuronen der Ratte und zeigen, dass die Lichtaktivierung von PIRK das neuronale Feuern aufgrund des Ausflusses von K+ Strom durch die aktivierten Kir2.1 Kanäle stoppt. Mit Hilfe der In-utero-Elektroporation exprimieren wir PIRK auch im embryonalen Neokortex der Maus in vivo, was die Lichtaktivierung von PIRK in neokortikalen Neuronen zeigt. Die genetische Kodierung von Uaa unterliegt keinen Einschränkungen hinsichtlich des Zielproteintyps oder der zellulären Lokalisation, und eine Familie von photoreaktiven Uaas steht für die Modulation verschiedener natürlicher Aminosäurereste zur Verfügung. Diese Technik hat somit das Potenzial, allgemein auf viele neuronale Proteine angewendet zu werden, um eine optische Regulation verschiedener Prozesse im Gehirn zu erreichen. Das aktuelle Protokoll stellt ein zugängliches Verfahren für den komplizierten Uaa-Einbau in Neuronen in vitro und in vivo vor, um eine Photokontrolle der neuronalen Proteinaktivität auf molekularer Ebene zu erreichen.