左):一个图说明GRAB5-HT传感器的原理。晶体结构是蛋白质数据库(PDB)的存档(PDB标识6 bqh 6 bqg的动态和静态状态5-HT2C受体respectively14 cpGFP32和PDB标识3执行)。中间:5 -传感器优化的三个主要步骤,包括那些针对cpGFP插入网站,链接器cpGFP和5-HT2C受体之间cpGFP的关键氨基酸。右:优化cpGFP 5-HTmut和工程。每个候选人的荧光变化对亮度传感器是策划,与轴5-HT1.0规范化。b)代表图像(左),荧光反应痕迹(中间)和组数据(右)的荧光反应培养大鼠皮层神经元表达5-HT1.0(绿色)或5-HTmut(灰色);当表示,10μM 5应用。左边的荧光图像中的插图显示该地区增加对比;n = 12细胞从三个文化(以下表示12/3)为每个组。小动物——一张长有学生的学习任务。 P= 1.65 × 10−75-HT1.0与5-HTmut。规模的酒吧,20μm。信贷:Wan et al。(自然神经科学,2021)。
5 -羟色胺(5 -)的主要激素释放人类的大脑,有许多重要的功能。例如,血清素是已知稳定情绪,产生幸福的感觉,调节睡眠模式,促进细胞之间的沟通。
血清素激活的信号在大脑中被称为发挥至关重要的作用在一个广泛的生理和心理过程,增加或稳定的药物血清素激活的活动,如选择性5 -羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs),通常用于治疗许多精神和生理障碍。
而血清素的功能被广泛调查在过去,当前的理解特异性5 -信号与不同的行为仍然比较有限。这是部分由于缺乏可靠的方法来测量体内血清素水平(即。,在生物体)。
人员在北京大学,弗吉尼亚大学医学院和其他机构在中国和美国最近开发一个复杂的基因编码传感器,可用于测量和监测血清素动力学。这个传感器,发表的论文中提出自然神经科学,可以帮助研究专注于血清素激活的信号,同时也允许医生测量病人的大脑5 -羟色胺水平。
“5 -羟色胺(5 -)是一个系统守恒的过程在大脑中单胺神经递质调节重要,”研究人员在他们的论文中写道。“直接可视化释放5 -,我们开发了一种基因编码G-protein-coupled受体(GPCR) -activation-based 5 -(抓住5 -)传感器具有高灵敏度、高选择性、次秒级动力学和亚细胞的决议。”
在过去,这个研究小组和其他全球神经科学家试图发展传感器可以检测不同大脑的神经递质。这些设备GPCR-activation-based(抓住)传感器,一种很有前途的一类传感器,可以检测neuromodulatory信号高分辨率。
评估他们的传感器的性能和效率,研究人员开始对培养细胞进行了测试。随后,他们用它来检测小鼠大脑中血清素的释放片和普通果蝇(果蝇)。
“抓5 -检测5 -释放在多种生理和病理条件下苍蝇和老鼠和提供了新的见解的动力和机制5 -信号,”研究人员在他们的论文中写道。
使用他们开发的传感器,研究人员能够监测5 -动力学老鼠生活在特定的生理情况下,如在睡眠周期。这允许他们证实之前的研究发现和获得新的见解对5 -羟色胺的方式帮助调节睡眠的小鼠和潜在的其他动物。
最后,研究人员还试图确定他们的传感器可以检测精神兴奋剂的作用。要做到这一点,他们彼(MDMA),一种药物,增加5 -羟色胺水平大脑生活的老鼠,然后利用传感器来检测血清素的变化。
“摇头丸的腹腔内注射引起5-HT1.0荧光逐渐增加,达到峰值后1 h,然后逐渐腐烂在接下来的3 h,”研究人员在他们的论文中解释道。“这次课程相当与psychostimulation MDMA在人类和小鼠的影响。”
总的来说,结果表明,他们开发的传感器来测量是一种有效的和可靠的解决方案5 -羟色胺随着时间的推移体内水平和血清素激活的动力学研究。在未来,如果进一步改进和测试,传感器可能有价值的应用研究和医疗设置。
更多信息:一个基因编码传感器测量5 -羟色胺动力学。自然神经科学(2021)。DOI: 10.1038 / s41593 - 021 - 00823 - 7
期刊信息:自然神经科学
©2021科学欧宝app网彩X网络
