研究員創建迅速回應在神經元活動上的變化的鈣敏感的蛋白質

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

普林斯頓大學研究員創建了 「souped」在過去十年或如此產生科學家一空前視圖和瞭解腦子細胞通信鈣敏感的蛋白質的版本。

報告在日記帳本質通信的 7月 18日,改進的蛋白質被開發在普林斯頓迅速回應在神經元活動上的變化,并且可以自定義起反應到神經元活動的不同,更加快速的速度。 同時,這些特性將產生科學家神經元活動一個更加準確和更加全面的觀點。

研究員尋求改進叫作綠色螢光蛋白質/鈣調蛋白蛋白質 (GCaMP) 傳感器、是傳感器蛋白質的一份普遍的表單叫作基因上編碼鈣指示符多種自然蛋白質的汞合金,或者 GECIs 的蛋白質的功能。 一次介紹到腦子通過血液, GCaMPs 起反應對在細胞活動介入的多種鈣離子由發光的螢光綠色。 當他們發生,科學家使用此熒光跟蹤神經系統的信號路徑在腦子中的。

GCaMPs 和其他 GECIs 是無價的對神經科學,說對應的作者塞繆爾 Wang、分子生物學普林斯頓副教授和普林斯頓神經科學學院。 科學家在實時使用傳感器觀察腦子信號和探討以前無名的神經網絡例如那些在後腦。 GECIs 為腦子主動的總統在 4月宣佈的貝拉克・奧巴馬是必要的, Wang 說。 映射每個神經元的活動的這個估計的 $3 十億項目在人腦的不可能完成與傳統方法,例如附有腦子的表面的探測。 「沒有可能的方式完成與電極的該項目,因此您必須執行它與其他工具 - GECIs 是那些工具」,他說。

儘管他們的值,然而,蛋白質仍然被限制當談到跟上腦細胞快速,高壓方式,并且多種研究小組嘗試多年來解決這些限制, Wang 說。

到目前為止 「GCaMPs 做了對神經科學的重大攤繳,但是有有些限額,并且研究員與那些限額相撞」, Wang 說。

一個缺點是 GCaMPs 比神經元約為十分之一第二慢,可能射擊數百時期每秒, Wang 說。 蛋白質激活,在神經系統的信號開始後,并且指示信號的結束,當腦細胞 (由神經細胞的術語) 時長久以來繼續前進向其他, Wang 說。 第二個當前限制是 GCaMPs 可能每次只束縛到四個鈣離子。 因為 GCaMPs 在鈣,隨附於的倉促迅速填滿細胞活動的更高的速率不可能充分地測試。

普林斯頓 GCaMPs 迅速回應在鈣上的變化,以便在神經系統活動上的變化更加立即被看到, Wang 說。 通過使傳感器更加敏感和脆弱 - 蛋白質迅速結合與鈣并且分開容易地來停止發光取消鈣 - 研究員削減了現有的 GCaMPs 的大致 20 毫秒響應時間對大約 10 毫秒, Wang 說。

研究員也調整某一 GCaMPs 是敏感的對鈣離子含量的不同的類型,意味神經系統活動的高速率可以更好測試。 「每探測是敏感對一個範圍或別的,但是,當我們時彙集他們他們做一個好唱詩班」, Wang 說。

研究員的在發生的 GCaMPs 從事也顯示了一個 「瓶頸的」地點,當鈣含量高,擺在現有的傳感器的第三個限制, Wang 說。 「即然我們知道該瓶脖子哪裡,我們認為我們可以設計蛋白質的下一代避過它」, Wang 說。 「我們認為我們是否打開該瓶頸,我們可以獲得回應神經細胞的信號在一毫秒的探測」。

普林斯頓研究員被開發可能與工作配對在其他實驗室改進 GCaMP 功能其他區的更加快速的蛋白質, Wang 說。 例如,在霍華德・休斯醫療學院外面的一個研究小組報告了本質上 7月 17日它開發了與更加明亮的熒光的 GCaMP。 在現有的傳感器的這樣改善對探險逐漸打開更多腦子,并且瞭解,說 Wang,補充說,普林斯頓研究員很快將介紹他們的傳感器到蒼蠅和哺乳動物的腦子。

「在某個級別,什麼我們執行是像拆散引擎,潤滑零件和放回它一起。 我們採取了什麼當時是蛋白質的最佳的版本并且做了對蛋白質的信函編碼的變動」, Wang 說。 「我們要注意千位全部的交響樂神經元做他們的事,并且我們認為 GCaMPs 此變形將幫助我們執行好比任何人有」。

來源: 普林斯頓大學

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