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

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

Deisseroth先生的團隊現(xiàn)在重新設計它的光學敏感蛋白能夠比之前更充分的開關細胞。資助這項研究的國立精神衛(wèi)生研究所主管Thomas Insel說，這項研究改善“關閉”開關將有助于研究員更好地了解關于行為、思想和情感的腦回路。

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

“這是我們與其他同領域研究人員尋找了很長時間的，”本文的資深作者，生物工程學教授，精神病學與行為科學教授Deisseroth先生說。“我們激活關于這種增加光抑制敏感性，因為我們認為它將在有大容量大腦的生物體如小鼠和靈長類中增強工作。”

新技術依賴于個體發(fā)育蛋白中10個氨基酸的改變。“它創(chuàng)造了一種強大的工具，允許神經(jīng)學家應用一種制動器在任何特殊回路中并以毫秒的精密度，超越了任何現(xiàn)有技術的能力。”

這種技術能夠幫助科學家開發(fā)對一些腦疾病病人的治療，因為它可能允許大腦的問題部分用光關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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