電圧感受性染料のニューロンへの光標的化
Pei Liu1, Vincent Grenier1, Wootack Hong1
1Department of Chemistry, ‡Department of Molecular and Cell Biology, and §Helen Wills Neuroscience Institute, University of California , Berkeley, California 94720, United States.
特定のニューロンの電圧画像を 酵素で活性化された光染料を使って 開発しました このアプローチは,既存の方法と比較して,定義されたニューロン集団でより速く,より敏感な電圧検出を提供します.
科学分野:
- 神経科学
- 生物化学
- 合成化学
背景:
- 電圧に敏感な光染料は ニューロンの活動を画像化するのに不可欠です
- 既存の遺伝的にコードされた電圧レポーターは 感度や速度に制限があります
- 特定の細胞タイプに 光センサーを ターゲットにすることは 課題です
研究 の 目的:
- 特定のニューロンの電圧イメージングのための新しい方法を開発する.
- 電圧感度の高い光染料の感度と速度を高めるため
- ニューロンの電気活動を正確に 視覚化するために
主な方法:
- 細胞表面に電圧感受性光染料 (VoltageFluor) を活性化するために酵素触媒反応を利用した.
- 化学的に改変されたVoltageFluorは,割れるエーテル群を持ち,活性化には豚肝エステラーゼ (PLE) が必要です.
- 哺乳類のニューロンを含む特定の細胞への標的型PLE発現は,ニューロン特異のプロモーターを使用します.
主要な成果:
- 改造されたVoltageFluorのPLEによる in vitroおよび細胞ベースの基板の検証が成功していることが実証されました.
- 哺乳類のニューロンの標的染色が達成され,単一の試験でニューロンのアクションポテンシャルが明確に検出されました.
- エステラゼ発現 (VF-EXs) を標的としたVF-EX2が開発され,遺伝的にコードされたレポーターよりもほぼ2倍高い信号対ノイズ比を示した.
- 培養された海馬の神経細胞におけるセロトニンの神経調節効果を調査するためにVF-EX2を成功裏に使用した.
結論:
- 合成化学と生化学の組み合わせにより 遺伝的に定義されたニューロンの 鮮明で高速な電圧イメージングが可能になります
- この方法は,既存の電圧イメージング技術の限界を克服し,感度と特異性を改善します.
- VF-EXシステムは,神経機能と神経調節を尋問するための強力なツールを提供します.
さらに関連する動画
12:51Voltage-sensitive Dye Recording from Axons, Dendrites and Dendritic Spines of Individual Neurons in Brain Slices
Published on: November 29, 2012
11:24Targeted Labeling of Neurons in a Specific Functional Micro-domain of the Neocortex by Combining Intrinsic Signal and Two-photon Imaging
Published on: December 12, 2012
関連する概念動画
Indicators
Aryldiazonium Salts to Azo Dyes: Diazo Coupling
Variables Affecting Phosphorescence and Fluorescence
Photoreceptors and Visual Pathways
Color Vision
