Биолюминесценттик сенсордун жаңы түрү жеке мээ клеткаларын от чычкандарды туурап, караңгыда жаркыратат.
Vanderbilt илимпоздорунун тобу тарабынан иштелип чыккан зонд люциферазанын генетикалык жактан өзгөртүлгөн түрү, башка бир катар түрлөр, анын ичинде от чымындар жарык өндүрүү үчүн колдонгон фермент. Бул тууралуу Nature Communications журналында 27-октябрда жарыяланган макалада баяндалган.
Окумуштуулар бул техниканы мээдеги чоң нейрон тармактарындагы өз ара аракеттенүүнү көзөмөлдөө үчүн жаңы жана өркүндөтүлгөн ыкма катары жаратышты.
"Узак убакыт бою неврологдор нейрондордун активдүүлүгүн жазууда электрдик техникага таянышкан. Булар жеке нейрондорду көзөмөлдөөдө абдан жакшы, бирок аз сандагы нейрондор менен гана чектелет. Жаңы толкун - оптикалык ыкмаларды колдонуу. бир эле учурда жүздөгөн нейрондун активдүүлүгү, - деди Карл Джонсон, Стивенсон биология илимдеринин профессору.
"Оптикалык жаздыруудагы аракеттердин көбү флуоресценцияны колдонот, бирок бул кыртыштын ысып кетишине алып келиши мүмкүн болгон күчтүү тышкы жарык булагын талап кылат жана кээ бир биологиялык процесстерге, өзгөчө жарыкка сезгич процесстерге тоскоол болот ", - деди ал..
Биолюминесценция боюнча "эч кимге көп маани бербеген Chlamydomonas жашыл балырындагы" изилдөөлөрүнүн негизинде Джонсон жана анын кесиптештери эгер алар люминесценцияны оптогенетика менен айкалыштыра алышса - жарыкты колдонгон жаңы биологиялык техника экенин түшүнүштү. тирүү кыртыштагы клеткаларды, айрыкча нейрондорду башкаруу үчүн - алар мээнин активдүүлүгүн изилдөө үчүн жаңы күчтүү куралды түзө алат.
"Флуоресценттик техника менен оптогенетиканын ортосунда тубаса карама-каршылык бар. Флуоресценцияны өндүрүү үчүн талап кылынган жарык клеткаларды башкаруу үчүн талап кылынган жарыкка тоскоол болот ", - деди Джонсон. "Люминесценция, тескерисинче, караңгыда иштейт!"
Джонсон жана анын кызматташтары - доцент Донна Уэбб, илимий жардамчы профессор Шукун Ши, пост-докторант Цзе Янг жана биология илимдери боюнча докторант Деррик Камбербэтч жана профессор Дэнни Виндер жана докторантура студенти Сэмюэль Центанни биология жана биофизика боюнча. Кальций иондорунун таасири астында жанып тургандай чаяндардын люминесценттүү түрүнөн алынган люциферазанын бир түрү генетикалык жактан өзгөртүлгөн. Андан кийин алар нейрондорду жуктурган вирусту басып алып, сенсорлор клетканын ичине киргизилиши үчүн аны сенсор молекуласына жабышты.
Окумуштуулар кальций иондорун тандап алышкан, анткени алар нейрондордун активдешүүсүнө катышышат. Кальцийдин деңгээли курчап турган чөйрөдө жогору болгону менен, адатта, нейрондордун ичинде өтө төмөн. Бирок нейрон кошуналарынын биринен импульс алганда, ички кальцийдин деңгээли кыска убакытка көтөрүлөт.
Жаңы кальций сенсорун нейрондун сырткы мембранасындагы кальций ион каналдары ачылып, клетканы кальцийге толтурган оптогенетикалык зонддордун бири (каналродопсин) менен сынап көрүштү. Маданиятта өстүрүлгөн нейрондорду колдонуп, алар люминесценттик ферменттин көрүнүүчү жарыктын кыска жаркыраган жарыгы менен стимулдаштырылган зондго өндүрүлгөн кальцийдин агымына көзгө көрүнөрлүк реакциясын байкашкан.
Алардын сенсору көп сандагы нейрондор менен канчалык жакшы иштээрин аныктоо үчүн, алар аны миңдеген нейрондорду камтыган чычкандын гиппокампусунун мээсинин кесиндилерине киргизишти. Бул учурда алар калий иондорунун көбөйгөн концентрациясы менен кесимдерди каптап, клетканын ион каналдарынын ачылышына алып келет. Дагы, алар сенсор кальций концентрациясынын өзгөрүшүнө жарыктандыруу жана күңүртөтүү менен жооп берерин аныкташты.
"Биз бул ыкма иштей турганын көрсөттүк" деди Джонсон. "Азыр биз анын канчалык сезгич экенин аныкташыбыз керек. Бизде анын жеке нейрондордун күйүп жатканын аныктоо үчүн сезгич экенине байланыштуу кээ бир көрсөткүчтөр бар, бирок анын чындыгында мындай жөндөмү бар же жок экенин аныктоо үчүн биз дагы көп сыноолорду өткөрүшүбүз керек."
Иш Улуттук Саламаттык сактоо Институтунун гранттары R21 DA034446, R21 MH107713, R01 GM092914, Улуттук Илим Фондунун DBI-1450897 гранты жана Вандербилт Мээ Институтунун гранты тарабынан каржыланган.
