De Onderzoekers creëren calcium-gevoelige proteïnen die snel aan veranderingen in neuronenactiviteit antwoorden

Published on July 26, 2013 at 7:43 AM · No Comments

Princeton de Universitaire onderzoekers „hebben gecreeerd souped“ omhoog versies van de calcium-gevoelige proteïnen die in het afgelopen decennium of zo wetenschappers een onvergelijkelijk mening en een inzicht in hersenen-cel mededeling hebben gegeven.

Gemeld 18 Juli in de Mededelingen van de dagboekAard, de verbeterde proteïnen die in Princeton worden ontwikkeld antwoordt sneller aan veranderingen in neuronenactiviteit, en kan worden aangepast om aan verschillende, snellere tarieven van neuronenactiviteit te reageren. Samen, zouden deze kenmerken wetenschappers een nauwkeurigere en uitvoerige mening van neuronenactiviteit geven.

De onderzoekers wilden de functie van proteïnen verbeteren die als groene fluorescente proteïne/calmodulin eiwit (GCaMP) wordt bekend sensoren, een mengsel van diverse natuurlijke proteïnen die een populaire vorm van sensorproteïnen die als genetisch gecodeerde calciumindicatoren wordt bekend, of GECIs zijn. Eens geïntroduceerd in de hersenen via de bloedsomloop, reageert GCaMPs aan de diverse calciumionen betrokken bij celactiviteit door het gloeien fluorescente groen. De Wetenschappers gebruiken deze fluorescentie om de weg van neurale signalen door de hersenen te vinden aangezien zij gebeuren.

GCaMPs en andere GECIs zijn onschatbaar aan neurologie, bovengenoemde overeenkomstige auteur Samuel Wang, een verwante professor Princeton van moleculaire biologie en het Instituut van de Neurologie Princeton geweest. De Wetenschappers hebben de sensoren gebruikt om hersenensignalen in echt waar te nemen - tijd, en in eerder duistere neurale netwerken zoals die in de kleine hersenen te speuren. GECIs is noodzakelijk voor het Initiatief van HERSENEN President Barack Obama dat in April wordt aangekondigd, zei Wang. Het geschatte $3 miljard project om de activiteit van elk neuron in de menselijke hersenen in kaart te brengen kan niet met traditionele methodes, zoals sondes worden gedaan die aan de oppervlakte van de hersenen vastmaken. „Er is geen mogelijke manier om dat project met elektroden te voltooien, zodat moet u het met andere hulpmiddelen doen - GECIs is die hulpmiddelen,“ hij zei.

Ondanks hun waarde, echter, zijn de proteïnen nog beperkt wanneer het over het houden omhoog met de snelle, met hoog voltage manieren van hersenencellen komt, en diverse onderzoeksteams hebben geprobeerd om deze beperkingen in de loop van de jaren te richten, zei Wang.

„GCaMPs heeft significante bijdragen tot neurologie tot dusver geleverd, maar er zijn sommige grenzen geweest en de onderzoekers stuiten op die grenzen,“ Wang zei.

Één tekortkoming is dat GCaMPs over één tiende tweede langzamer is dan neuronen, die honderden tijden per seconde kunnen in brand steken, zei Wang. De proteïnen activeren nadat de neurale signalen, beginnen en met het eind van een signaal wanneer merken de hersenencellen (door neuronentermijnen) zich sinds lang op iets anders hebben bewogen, Wang zeiden. Een tweede huidige beperking is dat GCaMPs slechts aan vier calciumionen kan binden tegelijkertijd. De Hogere tarieven van celactiviteit kunnen niet volledig worden onderzocht omdat GCaMPs snel op de begeleidende stormloop van calcium opvult.

Princeton GCaMPs antwoordt sneller aan veranderingen in calcium zodat de veranderingen in neurale activiteit meer onmiddellijk worden gezien, zei Wang. Door de tot sensoren een gevoeliger en breekbare bit te maken - de proteïnen plakken sneller met calcium en komen apart gemakkelijker ophouden gloeiend wanneer het calcium wordt verwijderd - de onderzoekers whittled onderaan de tijd van de ruwweg 20 millisecondenreactie van het bestaan GCaMPs aan ongeveer 10 milliseconden, zei Wang.

Read in | English | Español | Français | Deutsch | Português | Italiano | 日本語 | 한국어 | 简体中文 | 繁體中文 | Nederlands | Русский | Svenska | Polski