研究人員在神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)了新的光門控鉀通道

了解大腦的一個(gè)關(guān)鍵方法是觀察開啟特定神經(jīng)元群的行為影響。在模型系統(tǒng)中控制神經(jīng)元活動(dòng)的最流行方法之一稱為光遺傳學(xué)，它依賴于在感興趣的神經(jīng)元中表達(dá)微生物光門控通道。

這些通道用作光響應(yīng)開關(guān)，用閃光打開神經(jīng)元，自 2005 年以來一直可用。確認(rèn)神經(jīng)元群體功能的一個(gè)關(guān)鍵方法是重復(fù)實(shí)驗(yàn)，但這次是通過關(guān)閉或沉默相同的神經(jīng)元亞群。然而，直到現(xiàn)在，神經(jīng)科學(xué)界還缺乏一種快速有效的方法來關(guān)閉或沉默神經(jīng)元。

德克薩斯大學(xué)休斯敦麥戈文醫(yī)學(xué)院、貝勒醫(yī)學(xué)院、賴斯大學(xué)和加拿大安大略省圭爾夫大學(xué)的研究人員報(bào)告了一類新的光門控通道，有望為快速通道鋪平道路。和有效的光學(xué)神經(jīng)元沉默。

發(fā)表于自然神經(jīng)科學(xué)上的研究人員描述了他們?nèi)绾未_定第一個(gè)天然光門控鉀(鉀)通道視紫紅質(zhì) (KCRs)。

“長(zhǎng)期以來，人們一直在尋找一種光激活的鉀通道作為神經(jīng)元消音器，因?yàn)殁涬妼?dǎo)自然地和普遍地使神經(jīng)元膜超極化，終止動(dòng)作電位并使去極化的神經(jīng)元恢復(fù)到它們的靜息膜電位，”該研究的主要作者 John Spudich 博士說， Robert A Welch 麥戈文醫(yī)學(xué)院化學(xué)杰出講座教授。

通過系統(tǒng)篩選未表征的視蛋白(與光反應(yīng)化學(xué)物質(zhì)結(jié)合的蛋白質(zhì))的電生理特性，研究人員使用膜片鉗光電流篩選在 HEK293 中表達(dá)未知功能的視蛋白編碼基因，尋找具有難以捉摸的鉀選擇性的通道視紫紅質(zhì)細(xì)胞。

“我們的篩選策略包括強(qiáng)調(diào)來自生物體的視蛋白，這些生物體的新陳代謝和棲息地與先前研究的含有視蛋白的生物體不同，因此，更有可能在進(jìn)化過程中進(jìn)化出適應(yīng)不同選擇壓力的不同視蛋白功能，”Spudich說。“這種策略使我們從鏈狀鏈霉菌(Hyphochytrium catenoides)的測(cè)序基因組中找到了兩個(gè)視蛋白編碼基因，這是一種非光合作用的異養(yǎng)類真菌原生生物，在系統(tǒng)發(fā)育和生理上都與含有密切相關(guān)的鈉選擇性 CCR 的藻類相距甚遠(yuǎn)。”

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