合成生物学:下一代基因编码的荧光传感器对5 -羟色胺gydF4y2Ba

合成生物学:5 -羟色胺进入,光退出gydF4y2Ba — 在HEK细胞特征。的设计原则gydF4y2BasDarkengydF4y2Ba。gydF4y2BabgydF4y2Ba检查连接器变异的结果。酒吧表明荧光变化对5 -羟色胺的应用。蓝色酒吧代表突变M34。gydF4y2BacgydF4y2Ba表达式的突变M34 (gydF4y2BasDarkengydF4y2Ba在HEK细胞)。规模20µm酒吧。荧光前后800海里5的应用。代表荧光跟踪传感器的变体M34表达HEK细胞在800海里5的应用。实验至少重复三次。gydF4y2BadgydF4y2Ba(我)代表图像序列重复5 -应用程序通过洗。(2)荧光测量,重复的应用5µM 5 - 9例细胞两个菜。应用5 -导致减少可逆荧光。没有进行基线校正。(3)的热图的roi分析。在第一帧规模酒吧适用于所有帧。规模20µm酒吧。gydF4y2BaegydF4y2Ba示例跟踪5的释放(405海里,激光功率:90%,漂白时间:90毫秒,间隔:50年代)诱发gydF4y2BasDarkengydF4y2Ba响应。蓝色圆圈表示释放)。白线表示膜被用于分析的一部分。sDarken的荧光信号。ΔgydF4y2BaFgydF4y2Ba/gydF4y2BaFgydF4y2Ba值的一部分膜(白线)(示范试验)。表明释放(即蓝色酒吧。漂白)间隔。重复释放5 -导致sDarkenΔF / F值的减少。gydF4y2BafgydF4y2Ba快5 -应用程序外部的补丁。代表图像从一个外部补丁包含sDarken 48 h后转染(左)。荧光强度的变化。5洗掉后荧光恢复明显慢于激活。没有背景/基线进行了修正。gydF4y2BaggydF4y2Ba剂量反应曲线测量,以应对不同的5 -浓度。组数据gydF4y2BangydF4y2Ba从至少2复制= 20,意味着和±SEM。gydF4y2BahgydF4y2Ba血清素的荧光变化后应用,相关物质或神经递质(如果不是提到不同,浓度10µM (gydF4y2BangydF4y2Ba= 10)。框代表了25%百分比75%百分位。盒子的中间线代表值。单向方差分析多重比较,* * *gydF4y2BapgydF4y2Ba< 0.001,5 -羟色胺,8-OH 8-OHDPAT, L-Tryp色氨酸,IAA 5-hydroxyindoleacetic酸,多巴胺,多巴组氨酸,去甲肾上腺素,GABA Glu谷氨酸,Ace乙酰胆碱,PBS磷酸盐缓冲剂。信贷:gydF4y2Ba自然通讯gydF4y2Ba(2022)。DOI: 10.1038 / s41467 - 022 - 35200 - wgydF4y2Ba

5 -羟色胺是一种重要的化学信使的中枢神经系统。它属于所谓的神经调质和负责的范畴之间传输信息在大脑中神经细胞和整个身体。gydF4y2Ba

特别是,假设引起的焦虑和抑郁gydF4y2Ba5 -羟色胺gydF4y2Ba在大脑中缺乏定期把化学信使在聚光灯下的《科学》杂志上。然而,因果之间的关系gydF4y2Ba精神疾病gydF4y2Ba和5 -羟色胺不足尚未充分描述。迄今为止缺乏合适的方法。gydF4y2Ba

更好地了解神经细胞之间的信号交流gydF4y2Ba

“各种基因编码传感器近年来已经发展为了释放神经传递素,更密切的监控,”主要作者马丁说Kubitschke合成生物学的工作组不莱梅大学的。gydF4y2Ba

“虽然其他团队集中在化学信使谷氨酸,多巴胺,去甲肾上腺素、乙酰胆碱,我们想了解大脑中血清素的有什么功能。当我们开始发展传感器,没有办法看到大脑中血清素的生活。”gydF4y2Ba

研究人员使用一种天然人类5-HT1A受体作为新框架“sDarken”传感器。受体是转基因的帮助下开发绿色荧光蛋白荧光性质和绿色发光。这背后的决定性机制:只要5 -羟色胺码头的传感器,其亮度降低。gydF4y2Ba

变暗从而使5 -羟色胺的直接活动的迹象。基因编码的传感器,因为它是任何类型的神经细胞或大脑区域可以配备传感器可视化5 -羟色胺动力学。gydF4y2Ba

反应速度快,位置好,亮度高gydF4y2Ba

引人注目的是很好的分辨率,取得了暂时的和在测量空间。”的帮助下膜片箝氟量计,我们能够确定“sDarken”对5 -羟色胺浓度变化反应在不到一秒,”安德烈亚斯Reiner教授说从生物学和生物技术学院Ruhr-Universitat波鸿。gydF4y2Ba

“事实上,‘sDarken’是极好地定位的膜gydF4y2Ba神经细胞gydF4y2Ba帮助我们确定化学信使的空间活动,”奥利维亚Masseck博士教授补充道,通讯作者、合成生物学工作组不莱梅大学的。“‘sDarken传感器工作,我们希望能够想象活动个体神经细胞在未来刺。”gydF4y2Ba

传感器是非常敏感和特定的:即使是最微小的5 -羟色胺的浓度导致了光学传感器的变化,因此能够被科学家们测量。“sDarken”没有其他神经递质或类似物质管理时的反应。此外,“sDarken”被证明是非常健壮的,照片和pH-stable从而实现长期成像的重要需求。gydF4y2Ba

“通过有针对性的突变,我们开发了三种不同变体的‘sDarken,对5 -羟色胺的反应也不同,”马丁Kubitschke仍在继续。“这是有利于使用一个传感器具有很高的亲和力来检测所谓体积在神经递质转移。如果,另一方面,重点是通过单个突触,5 -羟色胺分泌传感器较低亲和力是有利的。所有这些特点都是现在被sDarken传感器。”gydF4y2Ba

现有的5 -羟色胺传感器的理想补充gydF4y2Ba

它的属性做出“sDarken”理想除了现有的5 -羟色胺传感器和扩展仪器的成像范围5 -羟色胺动力学。合作的研究团队Ruhr-Universitat波鸿(Andreas Reiner教授),在波恩DZNE(马丁·福尔曼博士)和ZNMH在汉堡(Simon Wiegert教授),它已经表明,即使细节的5 -羟色胺的释放可以观察到“sDarken”活跃的动物。gydF4y2Ba

奥利维亚Masseck因此相信:“新gydF4y2Ba传感器gydF4y2Ba将有可能更好地理解大脑中的血清素的作用和功能从长远来看。”gydF4y2Ba