斑马鱼中神经元和心肌细胞功能的光遗传学操纵,使用微生物罗多素和腺基循环酶
Hanako Hagio1,2,3, Wataru Koyama1, Shiori Hosaka1
1Graduate School of Science, Nagoya University, Japan, Nagoya, Japan.
eLife
|August 17, 2023
概括
研究人员优化了斑马鱼中光遗传学的微生物光敏感蛋白. 不同的蛋白质精确控制神经元和心肌细胞功能,揭示了对斑马鱼细胞调节的洞察力.
科学领域:
- 视觉遗传学 视觉遗传学
- 神经科学是一个神经科学.
- 心脏病学 心脏病学
背景情况:
- 微生物光敏感蛋白在光遗传学中用于控制细胞功能.
- 优化是需要精确的细胞和组织功能的体内控制.
研究的目的:
- 优化微生物光敏感蛋白质,以精确控制斑马鱼细胞和组织功能.
- 通过光遗传学研究斑马鱼神经元和心肌细胞的功能和调节.
主要方法:
- 开发的离子通道罗多素 (GtCCR4, KnChR),瓜尼利环酶罗多素 (BeGC1) 和光激活的腺环酶 (OaPAC, bPAC).
- 在斑马鱼中,光遗传控制的后脑网络脊髓V2a神经元和心肌细胞.
- 测量行为反应 (游泳) 和生理变化 (心脏功能,细胞内Ca2+).
主要成果:
- 在V2a神经元中的GtCCR4和KnChR激活诱导了具有短延迟的游泳行为.
- BeGC1和PACs的激活诱导了具有长时间延迟的游泳行为.
- 心肌细胞中的GtCCR4和KnChR激活导致心脏骤停,而bPAC则诱导胸,与Ca2+流入有关.
结论:
- 优化的微生物光敏感蛋白可以精确控制斑马鱼神经元和心肌细胞功能.
- 这些光遗传工具对于研究斑马鱼神经和心脏系统的功能和调节非常有价值.
- 不同的激活动态和效应凸显了这些蛋白质在特定生物应用中的多功能性.
