蚊子中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)是否可以更好地理解我們大腦的運作方式?魏茲曼科學(xué)研究所神經(jīng)生物學(xué)系的Ofer Yizhar教授及其團(tuán)隊從蚊子身上提取了一種光敏蛋白，并用它來設(shè)計一種改進(jìn)的方法來研究小鼠大腦中從神經(jīng)元傳遞到神經(jīng)元的信息。今天在Neuron中報道的這種方法可能潛在地幫助科學(xué)家解決古老的大腦奧秘，這可以為治療神經(jīng)病和精神病的新療法和改良療法鋪平道路。
Yizhar和他的實驗室團(tuán)隊開發(fā)了所謂的光遺傳學(xué)方法-研究技術(shù)，使他們能夠“逆向工程”特定大腦回路的活動，以便更好地了解其功能。光遺傳學(xué)使用稱為視紫紅質(zhì)的蛋白質(zhì)來控制小鼠大腦中神經(jīng)元的活性。視紫紅質(zhì)是一種光敏蛋白-它們以其在視網(wǎng)膜等器官中而不是在人體內(nèi)部黑暗區(qū)域中的作用而著稱。但是，伊扎爾小鼠大腦中的視紫紅質(zhì)使他和他的團(tuán)隊將微弱的光束射入小鼠大腦時，能夠控制特定神經(jīng)元的活動。他對神經(jīng)元之間的交流特別感興趣：哪些信號通過突觸傳遞，大腦信號在其上移動的那些間隙?”
盡管近年來光遺傳學(xué)方法在世界各地的實驗室中取得了許多突破性的結(jié)果，但它們可能有些挑剔。特別是，用于光遺傳學(xué)研究的視紫紅質(zhì)在控制突觸(神經(jīng)元之間的微小連接)的活性方面往往不完善。
Yizhar和他的一大批受訓(xùn)人員，包括Mathias Mahn博士，Inbar Saraf Sinik博士和Pritish Patil博士，相信他們可以創(chuàng)造出比目前可用的視紫紅質(zhì)更好的版本。“我們決定環(huán)顧四周，看看那里存在什么自然解決方案，”伊扎爾說。事實證明，自然界中的視紫紅質(zhì)分子上有許多變異-不僅在動物眼中，而且在魚，昆蟲，甚至哺乳動物的各個部位都有它們。有些可能是為了調(diào)節(jié)他們的晝夜節(jié)律，有些則是出于未知的目的。因此，研究小組從一長串潛在的視紫紅質(zhì)蛋白開始，他們的第一項工作是評估哪些蛋白最可能滿足其實驗要求，其中主要包括能夠調(diào)節(jié)突觸活性的輕型門控蛋白。
事實證明，最適合的是蚊子視紫紅質(zhì)。為了評估這種新的蚊子工具的功效，研究人員針對一種已知能降低大腦神經(jīng)元之間的交流強度的藥物測試了他們的方法。他們發(fā)現(xiàn)，這種干擾對蚊子視紫紅質(zhì)同樣有效，并且更加穩(wěn)定。
不僅如此：與影響大腦多個部位且難以控制的傳統(tǒng)藥物不同，研究人員發(fā)現(xiàn)，由于只有產(chǎn)生蚊式傳感器的神經(jīng)元受到光的影響，因此可以精確地控制對大腦突觸的調(diào)節(jié)作用。在時空上都可以-只需打開或關(guān)閉特定大腦區(qū)域的光即可。然后，他們通過使用它來阻止神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺僅在大腦一側(cè)的釋放來驗證該新工具的實用性：用綠光照射表示蚊子視紫紅質(zhì)的半球?qū)е逻@些行為的一側(cè)偏向老鼠。換句話說，他們創(chuàng)建了一個精確，選擇性和可控的工具。
標(biāo)簽： 光敏蛋白
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