Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Оптогенетика получит новый молекулярный «стартер»

Учёные изучили белок, который станет новым инструментом в оптогенетике и может быть использован для управления мышечными и нервными клетками. Работа по исследованию светочувствительного белка NsXeR из класса ксенородопсинов опубликована в журнале Science Advances международным коллективом учёных из МФТИ, Института структурной биологии и исследовательского центра Юлих.

оптогенетика получит новый молекулярный «стартер»

Оптогенетика — современная методика, которая позволяет при помощи света управлять нервными или мышечными клетками в живом организме. Наиболее широко она используется в исследованиях нервной системы: её точность настолько высока, что позволяет контролировать отдельно взятые нервные клетки, «включая» или «выключая» определённые пути передачи информации. Кроме того, схожие методы используются для того, чтобы частично восстанавливать потерянное зрение и слух или управлять сокращением мышц.

Основные «инструменты» оптогенетики — светочувствительные белки, которые искусственно встраивают в нужные клетки. После встраивания белок работает на поверхности клетки и под действием света переносит ионы через клеточную мембрану. Если встроить такой белок в нейрон, то правильно подобранный световой импульс может запустить нервный сигнал или, наоборот, заглушить все сигналы — в зависимости от того, какой белок используется. Запуская сигналы от отдельных нейронов, можно имитировать работу определённых зон мозга, изменяя поведение организма. Если же встраивать такие белки в мышечные клетки, то можно внешним сигналом напрягать или расслаблять их. Подробнее о методе можно прочитать в нашей статье.

Авторы работы описали новый инструмент для оптогенетики — белок NsXeR из класса ксенородопсинов. Он способен активировать отдельные нейроны, заставляя их посылать заданные сигналы в нервную систему под действием света. Помимо применений в исследованиях нервной системы ксенородопсины могут занять нишу управления мышечными клетками. Для активации этих клеток желательно исключить транспорт ионов кальция, т.к. мышечные клетки особенно чувствительны к изменению его концентрации. Если использовать белки, не избирательно переносящие разные положительные ионы (и в том числе кальций), будут появляться нежелательные побочные эффекты.

Открытый белок позволяет обойти проблему с неконтролируемым переносом кальция: он отличается своей избирательностью и при работе он закачивает внутрь клетки только протоны. Этим он выгодно отличается от прямого конкурента канального родопсина, который сейчас широко используется в исследованиях: тот при работе переносит любые положительные ионы. Кроме того, ксенородопсин работает как надёжный «насос», прокачивая протоны вне зависимости от их концентрации по обе стороны мембраны, а канальный родопсин лишь «открывается» под действием света, позволяя ионам идти по направлению от большей концентрации к меньшей. В обоих случаях поток положительных зарядов внутрь электровозбудимой клетки уменьшает напряжение между внешней и внутренней поверхностью мембраны. Такая деполяризация мембраны и запускает нервный или мышечный импульс. Возможность запускать такой импульс, перекачивая только протоны, уменьшит потенциальные побочные эффекты при исследованиях.
«В данный момент у нас в руках находится вся ключевая информация о механизме работы белка. На этом мы основываем дальнейшие исследования по оптимизации и подстройке параметров белка под нужды оптогенетики», — заявляет Виталий Шевченко, первый автор работы и сотрудник лаборатории перспективных исследований мембранных белков МФТИ.


Текст: Пресс-служба МФТИ


Ссылка на источник

Tags: генетика, исследования, мозг, нейробиология, нейроновости, физиология
Subscribe

Posts from This Journal “нейроновости” Tag

  • Эпилептические приступы предотвращают клетки гиппокампа

    Сотрудники Стэнфордского университета открыли функцию моховидных клеток гиппокампа в развитии модельной эпилепсии у мышей. Выяснилось, что их…

  • Больше соли – меньше «ума»

    Чрезмерное потребление соли ухудшает мозговой кровоток и приводит к когнитивной дисфункции, как выясняется в исследовании, проведённом в отделении…

  • Где «живет» орфография?

    Исследователям из Университета Джонcа Хопкинса в США и университета Тренто в Италии удалось установить, какие зоны в нашем мозгу отвечают за…

promo alev_biz february 14, 18:22 Leave a comment
Buy for 30 tokens
Благотворительный фонд «Детский паллиатив» выпустил пособие «Разрешить нельзя запретить». 20 вопросов и ответов для медицинских сестер, сотрудников отделений реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ). Пособие, посвященное тонкостям совместного пребывания родителей с…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments