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Chercheurs pour développer les outils optogenetic neufs pour la biologie et le médicament

Le Conseil " Recherche " européen (ERC) fournit à 10 millions d'euros dans le financement pour un projet interdisciplinaire et de collaboration dans l'analyse structurelle et biophysique des photorécepteurs sélectés et de leur développement dans « OptoGPCRs », à commutations moléculaires lumière lumière un large éventail d'applications dans la biologie et à médicament.

L'équipe de Grant de synergie d'ERC se compose de l'investigateur principal correspondant Gebhard Schertler, du chef de la Division de la biologie et de la chimie à la LPC, et de ses collègues Peter Hegemann (université de Humboldt de Berlin, de l'Allemagne), Sonja Kleinlogel (université de Berne, de la Suisse), et Rob Lucas (université de Manchester, R-U).

Ensemble ils expliqueront comment OptoGPCRs peut révolutionner notre capacité de régler une grande variété de processus cellulaires complexes avec la lumière.

Le projet financé par la synergie Grant « rhodopsines permutables d'ERC en sciences de la vie » - solenoïde - est basé sur de soi-disant rhodopsines bistables. Les rhodopsines appartiennent à la classe de soi-disant récepteurs protéine-accouplés par G (GPCRs).

Il y a des centaines de GPCRs différent activant un grand choix de différentes protéines de G, et elles jouent un rôle majeur dans la signalisation de cellules dans presque chaque type de cellules. Comme on pouvait s'y attendre, elles sont les objectifs d'une grande variété de pharmaceutiques.

Les rhodopsines sont GPCRs lumière-activé, le plus connu pour leur rôle en tant que récepteurs légers dans la rétine de l'oeil humain. Sur l'activation, les récepteurs de visibilité dans nos yeux détruisent leur capteur de lumière, le rétinien induit de vitamine A, et il doit « être rassemblé » afin de recevoir des photons (la lumière) de nouveau.

Les rhodopsines bistables, cependant, maintiennent leur rétinien et peuvent être activées et neutralisées en principe par les bavures multiples de la lumière sans exiger n'importe quel ensemble, agissant en tant que véritables « contacts » biologiques.

Utilisant la lumière au « contact » un processus cellulaire en marche et en arrêt

« Notre consortium poursuit trois objectifs principaux », dit Gebhard Schertler. « D'abord, nous voulons élucider la structure des rhodopsines bistables afin de comprendre mieux comment ils fonctionnent. »

En second lieu, les chercheurs emploieront des méthodes biologiques moléculaires pour produire des rhodopsines bistables avec les propriétés nouvelles qui peuvent être tournées en marche et en arrêt par la lumière de différentes longueurs d'onde et effectivement imiter l'effet de signalisation de l'autre GPCRs.

Ceci nous permettra de tourner toute signalisation protéine-assistée de G de processus dans n'importe quel type de cellules en marche et en arrêt par la lumière d'une couleur spécifique. Notre troisième objectif est d'utiliser ces contacts pour étudier l'effet de la protéine de G signalant chez les animaux et pour employer cette connaissance pour le développement de la thérapeutique de gène contre les maladies humaines. »

Gebhard Schertler, investigateur principal correspondant et chef de la Division de la biologie et de la chimie, Paul Scherrer Institut (PSI)

La deuxième révolution d'optogenetics

La conception de la première génération d'optogenetics a introduit une idée révolutionnaire en sciences de vie moderne et si un exemple en suspens de la façon dont la recherche fondamentale sur des propriétés moléculaires des protéines peut traduire en application pratique dans les systèmes cellulaires et animaux.

Optogenetics a déjà effectué un énorme choc en neurologies. Jusqu'à présent, cependant, il a été limité aux canaux ioniques lumière-déclenchés, limitant son application essentiellement à la stimulation des cellules nerveuses. Ceci a évité l'application répandue de cette technologie en sciences de la vie.

Jusqu'ici, les tentatives de développer la gamme des outils d'optogenetics vers le photo-control des récepteurs cellulaires tels que GPCR ont échoué.

Les compétences synergiques et interdisciplinaires combinées de Gebhard Schertler, un expert dans la caractérisation structurelle de ces récepteurs, Peter Hegemann, un père fondateur des premiers outils d'optogenetics avec la connaissance inégalée dans la caractérisation biophysique des photorécepteurs, Rob Lucas, un monde-principal expert sur des rhodopsines bistables dans les mammifères et un expert dans des analyses cellulaires, et Sonja Kleinlogel, un pionnier dans la thérapie génique utilisant l'optogenetics, fourniront l'opportunité de livrer un coffre à outils de récepteurs cellulaires lumière lumière avec des applications répandues en biologie et médicament.

Schertler et Lucas faisaient partie d'un projet financé international « de frontière de programme humain de la Science », qui a fourni des caractéristiques préliminaires importantes pour cet ERC SynergyGrant, qui est financé par l'Union européenne pendant six ans.

Cette concession d'ERC a une occasion réaliste de devenir le catalyseur pour une « deuxième révolution d'optogenetics » avec la LPC en tant que principale institution jouant un rôle pivot en étendant les limites des sciences de vie moderne.