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Pesquisadores para desenvolver ferramentas optogenetic novas para a biologia e a medicina

O Conselho de Pesquisa europeu (ERC) está fornecendo 10 milhão euro no financiamento para um projecto interdisciplinar, colaborador na análise estrutural e biofísica de fotorreceptores selecionados e de sua revelação em “OptoGPCRs”, interruptores moleculars luz-controlados uma vasta gama de aplicações na biologia e medicina.

A equipe de Grant da sinergia de ERC consiste no investigador principal correspondente Gebhard Schertler, na cabeça da divisão da biologia e da química na libra por polegada quadrada, e nos seus colegas Peter Hegemann (universidade de Humboldt de Berlim, de Alemanha), Sonja Kleinlogel (universidade de Berna, Suíça), e Roubo Lucas (universidade de Manchester, Reino Unido).

Junto demonstrarão como OptoGPCRs pode revolucionar nossa capacidade para controlar uma grande variedade de processos celulares complexos com luz.

O projecto financiado pela sinergia Grant “rhodOpsins Switchable de ERC nas ciências da vida” - solenóide - é baseado em rhodopsins bistable assim chamados. Rhodopsins pertence à classe de receptors proteína-acoplados G assim chamados (GPCRs).

Há umas centenas de GPCRs diferente que ativam uma variedade de proteínas diferentes de G, e jogam um papel importante na sinalização da pilha em quase cada tipo da pilha. Não surpreendentemente, são os alvos de uma grande variedade de fármacos.

Rhodopsins é GPCRs luz-ativado, o mais conhecido para seu papel como os receptors leves na retina do olho humano. Em cima da activação, os receptors da visão em nossos olhos perdem seu sensor leve, o retina derivado da vitamina A, e deve “ser remontado” a fim aceitar outra vez fotão (luz).

Os rhodopsins Bistable, contudo, mantêm seu retina e podem em princípio ser activados e desactivado pelos flashes múltiplos da luz sem exigir nenhum conjunto, actuando como “interruptores biológicos verdadeiros”.

Utilização clara ao “interruptor” um processo celular sobre e fora

“Nosso consórcio leva a cabo três objectivos principais”, diz Gebhard Schertler. “Primeiramente, nós queremos explicar a estrutura dos rhodopsins bistable a fim compreender melhor como funcionam.”

Em segundo, os pesquisadores usarão métodos biológicos moleculars para criar rhodopsins bistable com as propriedades novas que podem ser desligadas sobre e pela luz de comprimentos de onda diferentes e eficazmente imitar o efeito da sinalização do outro GPCRs.

Isto permitir-nos-á de girar todo o G proteína-negociado sinalizando o processo em qualquer tipo da pilha sobre e fora pela luz de uma cor específica. Nosso terceiro objetivo é usar estes interruptores para estudar o efeito da proteína de G que sinaliza nos animais e para usar este conhecimento para a revelação da terapêutica do gene contra doenças humanas.”

Gebhard Schertler, investigador principal correspondente e cabeça da divisão da biologia e da química, Paul Scherrer Institut (PSI)

A segunda revolução do optogenetics

A concepção da primeira geração de optogenetics introduziu uma ideia revolucionária em ciências da vida modernas e desde que um exemplo proeminente de como a investigação básica em propriedades moleculars das proteínas pode traduzir em uma aplicação prática em sistemas celulares e animais.

Optogenetics tem feito já um impacto enorme nas neurociência. Até agora, contudo, foi limitado aos canais luz-bloqueados do íon, restringindo sua aplicação essencialmente à estimulação de pilhas de nervo. Isto impediu a aplicação difundida desta tecnologia nas ciências da vida.

Até agora, as tentativas de estender a escala de ferramentas do optogenetics para o foto-controle dos receptors celulares tais como GPCR falharam.

A experiência sinérgico e interdisciplinar combinada de Gebhard Schertler, um perito na caracterização estrutural destes receptors, Peter Hegemann, um fundador das primeiras ferramentas do optogenetics com conhecimento ímpar na caracterização biofísica dos fotorreceptores, Roubo Lucas, um perito mundo-principal em rhodopsins bistable nos mamíferos e um perito em ensaios celulares, e Sonja Kleinlogel, um pioneiro na terapia genética usando o optogenetics, fornecerá a oportunidade de entregar uma caixa de ferramentas dos receptors celulares luz-controlados com aplicações difundidas na biologia e na medicina.

Schertler e Lucas eram parte “de um projecto financiado internacional do programa de ciência de fronteira humano”, que fornecesse dados preliminares importantes para este ERC SynergyGrant, que é financiado pela União Europeia durante seis anos.

Esta concessão de ERC tem uma possibilidade realística transformar-se o catalizador para uma “segunda revolução do optogenetics” com libra por polegada quadrada como uma instituição principal que joga um papel essencial em estender os limites de ciências da vida modernas.