Новые результаты, опубликованные 3 июля в двух статьях в Journal of Biological Chemistry, могут помочь ученым создавать индивидуализированные белки, оптимизированные для использования в оптогенетике, сказал Дэвид Клигер, старший автор обеих статей и профессор химии и биохимии в Калифорнийском университете в Санта-Клаусе. Круз.
«Мало что было известно о функциональном механизме этих белков, хотя они широко используются в оптогенетике», — сказал Клигер.Исследователи использовали быструю лазерную спектроскопию для изучения функции каналродопсина-2, который содержится в одном из видов морских водорослей и широко используется в оптогенетических экспериментах. Каналродопсины — это ионные каналы, которые контролируют поток ионов через клеточные мембраны.
Существует множество типов ионных каналов, которые служат разным целям в разных типах клеток. Нервные сигналы включают поток ионов через мембраны нервных клеток, и прорывом в оптогенетике стало открытие, что вставка генов светозависимых ионных каналов, таких как канал родопсин, в нейроны заставит их срабатывать в ответ на свет.В первой статье описан механизм функции канала родопсина в терминах промежуточных состояний, через которые белок проходит в процессе открытия ионного канала. Во второй статье исследователи показали, что механизм, раскрытый в первой статье, может объяснить закономерности ионных токов, наблюдаемых в оптогенетических экспериментах.
«Это интересно, потому что это открывает методологию для начала отбора мутантных белков со свойствами, оптимизированными для оптогенетики, что важно для исследований мозга и для изучения неврологических процессов в целом», — сказал Клигер.По его словам, существует несколько типов модификаций, которые могут быть полезны для оптогенетики, например, повышение эффективности белков, так что для запуска токов в нейронах требуется меньше света. В некоторых случаях исследователи могут захотеть ускорить открытие канала или замедлить его, или они могут захотеть ускорить или замедлить закрытие канала. В зависимости от изучаемых тканей они также могут захотеть сместить спектр света, необходимый для активации белка.
«Эти базовые биофизические эксперименты могут помочь в оптимизации функционирования белков в оптогенетических экспериментах», — сказал Клигер.