チャンネルロドプシン-2のChETA変種におけるプレゲッティング前構成の変化は,ナノ秒IRスペクトロスコーピーでモニタリングされた

科学分野:

• バイオフィジックス 生物物理学
• フォトケミストリー フォトケミストリー
• 分子生物学は分子生物学である.

背景:

• チャネルロドプシン-2 (ChR2) は,網膜の光イソメリゼーションによって光ゲートイオン輸送を促進します.
• ChR2光周期の理解は,光遺伝学と神経科学の応用において極めて重要です.
• ChETAのような高速サイクル型は,迅速な機能動態を研究する機会を提供します.

研究 の 目的:

• 急速循環するChR2変種,ChETAの光周期における初期のイベントと構成の変化を解明する.
• 全トランスおよび13-cis網膜同位体によるChR2光周期への貢献を区別する.
• 中間状態の運動学とその機能的関連性を解明する.

主な方法:

• 時間解像度UV/Visスペクトロスコピー. 時間解像度UV/Visスペクトロスコピー.
• ステップスキャンのフーリエ変換赤外線 (FT-IR) スペクトロスコーピー.
• ナノ秒解像度の調節可能な量子カスケードレーザーIRスペクトロスコーピー.

主要な成果:

• 200 ns以内で発生する,ペプチド骨格とD156残基のH結合を含む,IRで検出できるが,UV/Visでは検出できない,プリゲッティング前の形状の変化を特定した.
• P1(500) の中間を早期と遅い状態に分解した.
• オールトランスと13-cis網膜の両方が光に適応したChR2.0で光活性であることが実証されました.
• 13-cis光サイクルが1 ms以内に回復することを決定し,チャネルゲートと陽子転送よりも速い.

結論:

• ChR2の13-cis光周期は,その急速な回復のために機能的にあまり重要ではありません.
• 早期の形状の変化は,チャネルの開口に先行し,ChR2ゲーティングを理解するために重要である.
• ChETAに関するスペクトロスコピーの洞察は,チャネルロドプシン光物理学と機能の理解を深める.