2005年，斯坦福科學(xué)家Karl Deisseroth 發(fā)現(xiàn)如何用他稱為‘光遺傳學(xué)’技術(shù)的光轉(zhuǎn)換個(gè)體大腦細(xì)胞的開和關(guān)。從此以后，世界各地的研究小組使用這一技術(shù)來研究大腦細(xì)胞、心臟細(xì)胞、干細(xì)胞以及電信號(hào)的其他調(diào)節(jié)。

然而，光敏感蛋白在打開細(xì)胞上是有效的，但證明在關(guān)閉時(shí)很少有效。現(xiàn)在，經(jīng)過近十年的研究，科學(xué)家已經(jīng)能夠關(guān)閉神經(jīng)元就像激活它們一樣。

Deisseroth先生的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在重新設(shè)計(jì)它的光學(xué)敏感蛋白能夠比之前更充分的開關(guān)細(xì)胞。資助這項(xiàng)研究的國立精神衛(wèi)生研究所主管Thomas Insel說，這項(xiàng)研究改善“關(guān)閉”開關(guān)將有助于研究員更好地了解關(guān)于行為、思想和情感的腦回路。

左上方為視蛋白，紅色表示負(fù)電荷穿過視蛋白推動(dòng)陽性(刺激性的)離子通過通道流入神經(jīng)元。在新設(shè)計(jì)的通道(右下)中，那些負(fù)電荷已改為陽性(藍(lán)色)，允許負(fù)電荷的抑制氯離子流過。

“這是我們與其他同領(lǐng)域研究人員尋找了很長時(shí)間的，”本文的資深作者，生物工程學(xué)教授，精神病學(xué)與行為科學(xué)教授Deisseroth先生說。“我們激活關(guān)于這種增加光抑制敏感性，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為它將在有大容量大腦的生物體如小鼠和靈長類中增強(qiáng)工作。”

新技術(shù)依賴于個(gè)體發(fā)育蛋白中10個(gè)氨基酸的改變。“它創(chuàng)造了一種強(qiáng)大的工具，允許神經(jīng)學(xué)家應(yīng)用一種制動(dòng)器在任何特殊回路中并以毫秒的精密度，超越了任何現(xiàn)有技術(shù)的能力。”

這種技術(shù)能夠幫助科學(xué)家開發(fā)對(duì)一些腦疾病病人的治療，因?yàn)樗赡茉试S大腦的問題部分用光關(guān)閉并以最小侵入方式處理。

原文鏈接：

Structure-guided Transformation of Channelrhodopsin into a Light-Activated Chloride Channel. Andre Berndt,Soo Yeun Lee,Charu Ramakrishnan,Karl Deisseroth. Science 25 April 2014:Vol. 344 no. 6182 pp. 420-424. DOI: 10.1126/science.1252367

Conversion of Channelrhodopsin into a Light-Gated Chloride Channel. Jonas Wietek,J. Simon Wiegert,Nona Adeishvili,Franziska Schneider,Hiroshi Watanabe,Satoshi P. Tsunoda,Arend Vogt,Marcus Elstner,Thomas G. Oertner,Peter Hegemann. Science 25 April 2014:Vol. 344 no. 6182 pp. 409-412. DOI: 10.1126/science.1249375

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