蓝色转移的ancyromonad通道rhodopsins用于多重光遗传学

科学领域:

• 光遗传学和道罗多普辛
• 分子生物学和生物物理学
• 神经科学和电生理学 神经科学和电生理学.

背景情况:

• 光门离子通道,特别是通道罗多普辛 (ChRs),是控制神经元和心肌细胞活动的关键光遗传工具.
• 开发用于多重复合的光谱显著的CHR是具有挑战性的,因为工程困难可能会损害通道功能.
• 在自然界发现新奇的CHRs对于扩大光遗传工具包用于先进应用是必不可少的.

研究的目的:

• 为了识别和表征新型,自然蓝色转移的通道rhodopsins从光遗传学应用的原始体.
• 为了研究新发现的ancyromonad通道rhodopsins的功能和机械特性,特别是它们的离子选择性和光激活.
• 评估这些新道作为复杂生物系统中光遗传控制工具的有效性.

主要方法:

• 序列数据库的生物信息选,以确定来自ancyromonads的潜在通道rhodopsin候选者.
• 遗传学分析以建立进化关系并识别不同的类.
• 哺乳动物细胞中的异质表达,电生理学记录,短暂吸收光谱,pH值定位和位点定向突变发生,以表征通道功能和光活性位点残留物.
• 在小鼠皮层神经元和活体C. elegans中的体内光遗传实验.

主要成果:

• 从ancyromonads中鉴定出三种新型的蓝移通道罗多普辛,形成一个独特的基因组,具有阴离子通道罗多普辛 (ACR) 图案.
• 鉴定了一种特定的先类ACR (AnsACR),在哺乳动物细胞中表现出强烈的向内离子电流,超过现有的工具,吸收峰值约为440nm.
• 展示AnsACR对鼠标皮层神经元的光遗传沉默和活的喉肌收缩的光抑制的实用性,包括通过两光子近红外照明激活.

结论:

• 鱼道罗多普辛代表了一类有价值的新型光遗传工具,具有独特的光谱特性和增强的功能.
• 由于其两光子激活能力,AnsACR提供了一种强大的光遗传控制手段,特别是在较厚的组织中.
• 这项研究增强了对光门通道机制的理解,并大大扩大了光遗传学和全光电生理学的可用工具包.