研究员创建迅速回应在神经元活动上的变化的钙敏感的蛋白质

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

普林斯顿大学研究员创建了 “souped”在过去十年或如此产生科学家一空前视图和了解脑子细胞通信钙敏感的蛋白质的版本。

报告在日记帐本质通信的 7月 18日,改进的蛋白质被开发在普林斯顿迅速回应在神经元活动上的变化,并且可以自定义起反应到神经元活动的不同,更加快速的速度。 同时,这些特性将产生科学家神经元活动一个更加准确和更加全面的观点。

研究员寻求改进叫作绿色萤光蛋白质/钙调蛋白蛋白质 (GCaMP) 传感器、是传感器蛋白质的一份普遍的表单叫作基因上编码钙指示符多种自然蛋白质的汞合金,或者 GECIs 的蛋白质的功能。 一次介绍到脑子通过血液, GCaMPs 起反应对在细胞活动介入的多种钙离子由发光的萤光绿色。 当他们发生,科学家使用此荧光跟踪神经系统的信号路径在脑子中的。

GCaMPs 和其他 GECIs 是无价的对神经科学,说对应的作者塞缪尔 Wang、分子生物学普林斯顿副教授和普林斯顿神经科学学院。 科学家在实时使用传感器观察脑子信号和探讨以前无名的神经网络例如那些在后脑。 GECIs 为脑子主动的总统在 4月宣布的贝拉克・奥巴马是必要的, Wang 说。 映射每个神经元的活动的这个估计的 $30亿项目在人脑的不可能完成与传统方法,例如附有脑子的表面的探测。 “没有可能的方式完成与电极的该项目,因此您必须执行它与其他工具 - GECIs 是那些工具”,他说。

尽管他们的值,然而,蛋白质仍然被限制当谈到跟上脑细胞快速,高压方式,并且多种研究小组尝试多年来解决这些限制, Wang 说。

到目前为止 “GCaMPs 做了对神经科学的重大摊缴,但是有有些限额,并且研究员与那些限额相撞”, Wang 说。

一个缺点是 GCaMPs 比神经元约为十分之一第二慢,可能射击数百时期每秒, Wang 说。 蛋白质激活,在神经系统的信号开始后,并且指示信号的结束,当脑细胞 (由神经细胞的术语) 时长久以来继续前进向其他, Wang 说。 第二个当前限制是 GCaMPs 可能每次只束缚到四个钙离子。 因为 GCaMPs 在钙,随附于的仓促迅速填满细胞活动的更高的速率不可能充分地测试。

普林斯顿 GCaMPs 迅速回应在钙上的变化,以便在神经系统活动上的变化更加立即被看到, Wang 说。 通过使传感器更加敏感和脆弱 - 蛋白质迅速结合与钙并且分开容易地来停止发光取消钙 - 研究员削减了现有的 GCaMPs 的大致 20 毫秒响应时间对大约 10 毫秒, Wang 说。

研究员也调整某一 GCaMPs 是敏感的对钙离子含量的不同的类型,意味神经系统活动的高速率可以更好测试。 “每探测是敏感对一个范围或别的,但是,当我们时汇集他们他们做一个好唱诗班”, Wang 说。

研究员的在发生的 GCaMPs 从事也显示了一个 “瓶颈的”地点,当钙含量高,摆在现有的传感器的第三个限制, Wang 说。 “即然我们知道该瓶脖子哪里,我们认为我们可以设计蛋白质的下一代避过它”, Wang 说。 “我们认为我们是否打开该瓶颈,我们可以获得回应神经细胞的信号在一毫秒的探测”。

普林斯顿研究员被开发可能与工作配对在其他实验室改进 GCaMP 功能其他区的更加快速的蛋白质, Wang 说。 例如,在霍华德・休斯医疗学院外面的一个研究小组报告了本质上 7月 17日它开发了与更加明亮的荧光的 GCaMP。 在现有的传感器的这样改善对探险逐渐打开更多脑子,并且了解,说 Wang,补充说,普林斯顿研究员很快将介绍他们的传感器到苍蝇和哺乳动物的脑子。

“在某个级别,什么我们执行是象拆散引擎,润滑零件和放回它一起。 我们采取了什么当时是蛋白质的最佳的版本并且做了对蛋白质的信函编码的变动”, Wang 说。 “我们要注意千位全部的交响乐神经元做他们的事,并且我们认为 GCaMPs 此变形将帮助我们执行好比任何人有”。

来源: 普林斯顿大学

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