Los Investigadores crean las proteínas calcio-sensibles que responden rápidamente a los cambios en actividad de la neurona

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

Los investigadores de la Universidad de Princeton han creado “souped encima” de versiones de las proteínas calcio-sensibles que para la última década o tan han dado los científicos una vista y a comprensión incomparables de la comunicación de la neurona.

El 18 de julio Señalado en las Comunicaciones de la Naturaleza del gorrón, las proteínas aumentadas desarrolladas en Princeton responden más rápidamente a los cambios en actividad de la neurona, y se pueden modificar para requisitos particulares para reaccionar a índices diversos, más rápidos de actividad de la neurona. Junto, estas características darían a científicos una vista más exacta y más completa de la actividad de la neurona.

Los investigadores intentaron mejorar la función de las proteínas conocidas como sensores fluorescentes verdes de la proteína/de la proteína de la calmodulina (GCaMP), una amalgama de las diversas proteínas naturales que son un formulario popular de las proteínas del sensor conocidas como indicadores genético codificados del calcio, o GECIs. Introducido Una Vez en el cerebro vía la circulación sanguínea, GCaMPs reacciona a los diversos iones del calcio implicados en actividad de la célula por verde fluorescente que brilla intensamente. Los Científicos utilizan esta fluorescencia para rastrear el camino de señales de los nervios en el cerebro mientras que suceso.

El GCaMPs y el otro GECIs han sido inestimables a la neurología, dijeron a Samuel correspondiente Wang autor, profesor adjunto de Princeton de la biología molecular y el Instituto de la Neurología de Princeton. Los Científicos han utilizado los sensores para observar señales del cerebro en tiempo real, y para cavar en redes neuronales previamente indeterminadas tales como ésos en el cerebelo. GECIs es necesario para el Presidente Preliminar Barack Obama del CEREBRO anunciado en abril, Wang dijo. El proyecto estimado $3 mil millones para correlacionar la actividad de cada neurona en el cerebro humano no se puede hacer con métodos tradicionales, tales como antenas que asocien a la superficie del cerebro. “No hay manera posible de terminar ese proyecto con los electrodos, así que usted tiene que hacerlo con otras herramientas - GECIs es esas herramientas,” él dijo.

A Pesar De su valor, sin embargo, las proteínas todavía se limitan cuando se trata de continuar con las maneras rápidas, de alto voltaje de neuronas, y los diversos grupos de investigación han tentativa dirigir estas limitaciones a lo largo de los años, Wang dijo.

“GCaMPs ha hecho contribuciones importantes a la neurología hasta ahora, pero ha habido algunos límites y los investigadores se están ejecutando hacia arriba contra esos límites,” Wang dijo.

Un defecto es que GCaMPs es cerca de un décimo de un segundo más lento que las neuronas, que pueden encender centenares de épocas por segundo, Wang dijo. Las proteínas activan después de que las señales de los nervios comiencen, y marcan el extremo de una señal cuando las neuronas (por términos neuronales) hace mucho tiempo se han trasladado conectado al algo más, Wang dijo. Una segunda limitación actual es que GCaMPs puede atar solamente a cuatro iones del calcio al mismo tiempo. Índices Más Altos de actividad de la célula no pueden ser explorados completo porque GCaMPs se llena rápidamente en la embestida acompañante del calcio.

Princeton GCaMPs responde más rápidamente a los cambios en calcio para considerar cambios en actividad de los nervios más inmediatamente, Wang dijo. Haciendo los sensores un poco más sensibles y frágiles - las proteínas pegan más rápidamente con calcio y vienen aparte más fácilmente parar el brillar intensamente cuando se quita el calcio - los investigadores cortaron hacia abajo el tiempo de reacción de áspero 20 milisegundos de GCaMPs existente a cerca de 10 milisegundos, Wang dijo.

Los investigadores también pellizcaron cierto GCaMPs para ser sensibles a diversos tipos de concentraciones del ión del calcio, significando que las altas tasas de actividad de los nervios pueden ser exploradas mejor. “Cada antena es sensible a un rango u otra, pero cuando los ponemos juntos hacen a un coro agradable,” Wang dijo.

Los investigadores trabajan también revelaron la ubicación de un “atascamiento” en GCaMPs que ocurra cuando la concentración del calcio es alta, que plantea una tercera limitación de los sensores existentes, Wang dijo. “Ahora que sabemos donde está ese cuello de la botella, pensamos que podemos diseñar la generación siguiente de proteínas para conseguir alrededor de ella,” Wang dijo. “Pensamos si abrimos ese atascamiento, nosotros podemos conseguir una antena que responda a las señales neuronales en un milisegundo.”

La proteína más rápida que los investigadores de Princeton desarrollados podrían emparejar con el trabajo en otros laboratorios para mejorar otras áreas de la función de GCaMP, Wang dijo. Por ejemplo, un grupo de investigación fuera del Howard Hughes Medical Institute señaló en Naturaleza 17 de julio que desarrolló un GCaMP con una fluorescencia más brillante. Tales mejorías en los sensores existentes abren gradualmente más del cerebro a la exploración y la comprensión, dijo Wang, agregando que los investigadores de Princeton pronto introducirán su sensor en mosca y cerebros mamíferos.

“En un cierto nivel, qué hemos hecho es como separar un motor, la lubricación encima de las piezas y ponerla detrás junto. Tomamos cuál era la mejor versión de la proteína en ese entonces y realizó cambios al código de la carta de la proteína, a” Wang dijimos. “Queremos mirar la sinfonía entera de millares de neuronas hacemos su cosa, y pensamos que esta variante de GCaMPs nos ayudará a hacer que mejor que nadie tiene.”

Fuente: Universidad de Princeton

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