来自海滨芽胞赤杆菌（Erythrobacter litoralis，EL222）的光敏转录因子和C120启动子组成的光遗传转录系统，在大肠杆菌中能通过蓝光控制目的基因的表达。普林斯顿大学研究人员在该光遗传系统的基础上，首次在酿酒酵母中构建了两个光遗传调控系统OptoEXP和OptoINVRT，实现仅通过光就能精确地控制碳流量的流向，使得酿酒酵母在光诱导的生长阶段和黑暗诱导的生产阶段之间相互切换（如图）。
研究人员将OptoEXP和OptoINVRT系统应用在酿酒酵母生产异丁醇和2-甲基-1-丁醇中，OptoEXP-PDC1控制PDC1的表达，蓝光诱导允许酵母菌株YEZ167-4在葡萄糖中生长并形成乙醇。OptoINVRT-ILV2控制ILV2的表达，黑暗条件停止PDC1的诱导并解除ILV2的抑制，从而启动生产异丁醇和2-甲基-1-丁醇的途径。此外，研究人员优化出新的光控模式，周期性的光脉冲使酵母菌株在生长阶段和生产阶段周期性交替，大幅提高异丁醇和2-甲基-1-丁醇的产量，分别达到8.49±0.31g/L和2.38±0.06g/L。光遗传学工具不需要复杂的介质变化，可以即时应用和移除光源，是精准调控代谢途径的理想工具，这项研究正是将光遗传学应用到代谢工程中生产有价值产品的成功案例。
