Чтобы переключить нервную клетку с легкими, определенными белками, формирующими ионные каналы в клеточной мембране, используются. Эти белки называют channelrhodopsins. Если свет ударяет каналы, они открываются, и ионы входят и отдают клетку, определенно активную или бездействующую.
Таким образом очень прекрасный инструмент получен, чтобы изучить функции в сети нервных клеток. До сих пор, однако, большие суммы света требовались, и могли быть переключены только тесно ограниченные области в сети. ChlocC channelrhodopsin, представленный теперь, реагирует приблизительно в 10,000 раз более ощутимо на свет, чем другие белки, используемые до сих пор для того, чтобы выключить нервные клетки.«Для модификации белка мы проанализировали его структуру на компьютере», объясняет Маркус Элстнер, КОМПЛЕКТ.
Теоретический химик и его команда смоделировали белки, которые состоят приблизительно из 5 000 атомов. С этой целью они использовали компьютеры самой высокой работы вычислительного центра КОМПЛЕКТА, Центра Steinbuch Вычисления, SCC. Вместе с окружающей средой белка, т.е. клеточной мембраной и водой клетки, приблизительно 100 000 атомов нужно было рассмотреть для вычислений, которые заняли несколько недель. «Было найдено, что проводимость иона канала по существу основана на трех аминокислотах в центральном регионе, т.е. приблизительно на 50 атомах в канале только». Обменивая аминокислоты, ученые теперь преуспели в том, чтобы увеличить чувствительность ионного канала.
Активированные светом ионные каналы, так называемый channelrhodopsins, от микроводорослей использовались с 2005. В нервных разделах или живущих трансгенных образцовых организмах, таких как мухи, данио-рерио или мыши, они допускают определенную активацию отобранных клеток со светом. Таким образом понимание их роли в структуре клетки может быть улучшено. Эта технология известна как оптогенетика и применена широко.
В прошлых годах это способствовало лучшему пониманию биологии обработки сигнала. До сих пор недоступные нервные пути были нанесены на карту, и много отношений были обнаружены среди белков, клеток, тканей и функций нервной системы.В рамках исследования, о котором сообщают в последней Научной проблеме, исследователи из Карлсруэ, Гамбурга и Берлина развивали ионные каналы далее. Джонас Витек и Нона Адейшвили, работающая в команде Петера Хегемана в Университете имени Гумбольдта Берлин, преуспели в том, чтобы определить фильтр селективности channelrhodopsins и в изменении его таким образом, что проводятся отрицательно заряженные ионы хлорида.
Эти проводящие хлорид каналы назвали ChlocC ученые. Хироши Ватанабе от команды Маркуса Элстнера, Технологического института Карлсруэ (КОМПЛЕКТ), вычислил распределение иона в белке и визуализируемый увеличенное распределение хлорида.
Саймон Виджерт от команды Томаса Оертнера из Центра Молекулярной Нейробиологии, Гамбурга, продемонстрировал, что ChlocC может быть введен в отобранные нейроны для деактивации последнего с очень маленькой легкой интенсивностью, подобной процессам, происходящим в живом организме. С ChloC роман optogenetic инструмент теперь доступен, который может использоваться в нейронауках, чтобы изучить переключение нейронных сетей вместе с уже известными активированными светом каналами катиона, которые, главным образом, проводят ионы натрия и протоны.
Это фундаментальное знание могло бы помочь лучше понять механизмы болезней как эпилепсия и болезнь Паркинсона. Через несколько лет с этого времени, это может дать начало понятиям терапии, которые могли бы быть намного более конкретными, чем медицинские наркотики, используемые сегодня.