Forskare har utvecklat en ny metod för att märka naiva neurotransmittorreceptorproteiner i levande djurs hjärnor.
Verket publiceras i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences . Forskarna inkluderar Kyoto University Professor Itaru Hamachi, docent Hiroshi Nonaka, docent Kiyoshi Sakamoto och doktoranden Kazuki Shiraiwa
Konventionellt uttrycktes proteiner som emitterar fluorescens (fluorescerande proteiner) i ett tillstånd sammansmält med proteiner producerade genom genetisk modifiering. Men på grund av farhågor om (1) att genetisk modifiering är nödvändig, (2) funktionellt hinder för de sammansmälta proteinerna till målproteinet och (3) oro för defekter under expression, fanns det en efterfrågan på att utveckla teknologi för att markera (märka) proteiner i ett mer naturligt tillstånd.
För första gången i världen lyckades forskargruppen kemiskt märka naturliga signalsubstansreceptorer i mushjärnor utan genetisk manipulation genom att använda ligandriktad acylimidazolkemi (LDAI-kemi). Genom puls-chase-analys av AMPA-typ glutamatreceptorer (AMPA-receptorer) i den postnatala utvecklingshjärnan med denna metod, fastställdes det att AMPA-receptorer som en gång utförde en funktion flyttade till synapser som spelar olika roller och återanvänds.
I princip kan denna teknik tillämpas inte bara på möss utan även på andra arter. Utveckling kan också förväntas för många arter, inklusive primater som silkesapa, där det är svårt att märka ett mål med genetiska metoder. Vidare kan den direkt tillämpas på modeller av djurexperimentella system (sjukdomsmodeller, genetiskt modifierade möss, etc.) som hittills etablerats av forskare runt om i världen, och man kan förvänta sig att sambanden mellan patologi och receptordynamik kommer att klargöras.
Dessutom analyserar den här tekniken inte bara proteiners öde (rörelse och livslängd), utan den kan vara användbar för att belysa funktionen av naturliga proteiner hos enskilda djur genom att introducera olika funktionella molekyler i framtiden, och forskningen pågår.
Denna forskning utfördes i samarbete med professor Shigeki Kiyonaka från Nagoya University, professor Etsuo Susaki från Juntendo University, professor Hiroki Ueda från University of Tokyo, professor Michisuke Yuzaki, docent Wataru Kakegawa och biträdande professor Itaru Arai vid Keio University.
Det pågående forskningsprojektet syftar till att noggrant belysa informationsöverföring och intercellulär nätverksbildning inom nervsystemet och hjärnan på nivån för individuella proteinmolekyler genom att skapa innovativa kemiska biologiska molekylära tekniker.
Mer information: Hiroshi Nonaka et al, Bioortogonal kemisk märkning av endogena neurotransmittorreceptorer i levande mushjärnor, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2313887121
Tillhandahålls av Japan Science and Technology Agency (JST)
