음이온 전도 채널로돕신

Anion-conducting channelrhodopsin
iChloC structure
그림 1: 양이온 전도 Channelrhodopsin-2에서 [1]iChloC를 생성하는 데 5점 돌연변이가 필요했다.

음이온 전도 채널로돕신은 빛에 반응하여 열려 음으로 대전된 이온(예: 염화물)이 세포로 들어가게 하는 광 게이트 이온 채널입니다.모든 채널로돕신은 빛에 민감한 색소로 망막을 사용하지만 이온 선택성은 다릅니다.음이온 전도 채널로돕신은 생쥐와 초파리의 뇌 활동을 조작하는 도구로 사용된다.음이온 전도 채널로돕신을 발현하는 뉴런은 빛으로 비추면 침묵하게 되는데, 이 효과는 뇌의 정보 처리를 조사하는 데 사용되어 왔다.예를 들어 빛으로 특정 뉴런의 수지상 칼슘 스파이크를 억제하면 쥐가 수염을 [2]가볍게 만지는 것을 감지할 수 있는 능력이 감소했습니다.특정 뉴런이 침묵할 때 동물의 행동이 어떻게 변하는지를 연구하면 과학자들은 행동을 통제하는 복잡한 회로에서 이러한 뉴런의 역할을 결정할 수 있다.

첫 번째 음이온 전도 채널로돕신은 채널 모공에서 음전하 아미노산을 제거하여 양이온 전도 채널로돕신-2에서 제작되었다(그림 1).[3]세포외액의 주요 음이온이 염화물(Cl−)이므로 음이온 전도 채널로돕신(ChloCs)은 염화물 전도 채널로돕신(ChloCs)이라고도 한다.자연발생적인 음이온 전도 채널로돕신(ACR)은 이후 크립토피류 [4][5][6]조류에서 확인되었다.천연 GtACR1의 결정 구조가 최근 해결되어 단백질 [7][8]공학의 발판을 마련했습니다.

변종

이름. 원산지종 흡수. 언급 속성, 응용 프로그램
슬로우 ChloC 클라미도모나스 라인하르티 파랑색 비텍 외 2014년[3] 제1세대 혼합 컨덕턴스
iC1C2 클라미도모나스 라인하르티 파랑색 베른트 외 2014년[9] 제1세대 혼합 컨덕턴스
icloC 클라미도모나스 라인하르티 파랑색 비텍 외 2015년[1] 쥐의 지각[2] 억제
iC++ 클라미도모나스 라인하르티 파랑색 2016년 베른트[10] 외 생쥐의 수면[11] 억제
GtACR1 길라디아 세타 초록의 Govorunova et al. 2015[4] 쥐의[15] 심근세포[14] 홀로그래픽 스파이크 억제 드로소필라[12][13] 억제 행동 억제
GtACR1(C102A) 길라디아 세타 에 찬성하는.

빨갛게 물들다

Govorunova et al. 2018[6] 안정성이 있는
GtACR1(R83Q/N239Q) 플래시 길라디아 세타 에 찬성하는. 카토 외 2018년[7] 매우 빠른 닫힘, 큰 흐름

C. elegans에서의 수영 억제, 마우스에서의[7] 스파이크 억제

GtACR2 길라디아 세타 파랑색 Govorunova et al. 2015[4] 쥐의 공포[16] 소멸을 억제하는 드로소필라[12] 행동 억제
PsACR1 프로테모나스술카타 초록의 2016년 비에텍 외, 2016년[18] [17]고보루노바 외 큰 조류
ZipACR 프로테모나스술카타 초록의 Govorunova et al. 2017[5] 매우 빠르다
RapACR 로도모나스살리나 초록의 Govorunova et al. 2018[6] 매우 빠르고 큰 조류
SwiChR++ 클라미도모나스 라인하르티 을 비난하다

빨갛게 물들다

2016년 베른트[10] 외 안정성이 있는
포보스 CA 클라미도모나스 라인하르티 을 비난하다

빨갛게 물들다

비텍 외 2017년[19] 안정성이 있는
오로라 클라미도모나스 라인하르티 오렌지 레드 비텍 외 2017년[19] 드로소필라 유충의 이동을 멈추다
머메이드 알 수 없는 초록의 Oppermann 외, 2019[20] 급속히 불활성화되다

적용들

음이온 전도 채널로돕신(ACR)은 신경 활성화를 억제하는 광유전학적 도구로 사용되어 왔다.신경 세포에서 발현될 때, ACR은 광 게이트 염화물 채널로 작용합니다.뉴런의 활성에 대한 이들의 영향은 억제성 시냅스에서 발견되는 리간드 게이트 염화물 채널인A GABA 수용체와 유사하다.성숙한 뉴런의 염화물 농도가 매우 낮기 때문에, 조명은 음전하 이온의 내부 플럭스를 발생시켜 염화물 반전 전위(- 65 mV)에서 뉴런을 고정시킨다.이러한 조건 하에서 흥분성 시냅스 입력은 뉴런을 효율적으로 탈분극시킬 수 없다.이 효과는 분극 억제(과분극에 의한 억제와는 반대)로 알려져 있다.수상돌기를 비추는 것은 수상돌기 칼슘 스파이크의 발생을 막는 반면, 전체 뉴런의 조명은 감각 [2][1]자극에 대한 반응으로 활동 전위 개시를 차단한다.그러나 액손 단자는 염화물 농도가 높기 때문에 ACR에 [21]의해 들뜨게 됩니다.광시야 조명으로 뉴런을 억제하기 위해 ACR을 체세포 구획(ST 변형)[16][15]으로 제한하는 것이 유용한 것으로 입증되었다.

초파리 드로소필라와 [13]같은 아주 작은 동물에서도 높은 광감도로 인해 ACR은 시각적 자극을 방해하지 않는 어두운 빛으로 활성화될 수 있습니다.적색 빛에 민감한 카티온 전도 채널로돕신과 결합하면 ACR은 뉴런의 양방향 제어를 가능하게 합니다. 즉, 청색 빛에 의한 소음, 적색 빛에 의한 활성화('바이폴스')[22]입니다.

추가 정보

뉴런 리뷰(2017):사일런트 뉴런:도구, 응용 프로그램 및 실험적인 제약[23] 사항

연구 하이라이트: 뉴런을 끄는[24] 더 좋은 방법

관점: 광유전학[25] 툴킷의 확대

연관된:할로르호돕신, 광구동 염화물 펌프

레퍼런스

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