Utilizzando un nuovo strumento optogenetico, ricercatori hanno controllato con successo, segnali dei recettori della serotonina riprodotti e visualizzati nelle cellule neurali. A tal fine, hanno modificato un recettore di membrana fotosensibile nell'occhio, vale a dire melanopsina. Di conseguenza, erano in grado di accendere e spegnere il recettore usando la luce; agiva anche come un sensore che indicava tramite fluorescenza se erano state attivate specifiche vie di segnalazione nella cellula.

Il sensore era, Inoltre, specificamente progettato per migrare verso quei domini nelle cellule neurali che sono sensibili al neurotrasmettitore serotonina. Il team della Ruhr-Universität Bochum, diretto da Dennis Eickelbeck e dal professor Stefan Herlitze, ha descritto il suo progetto sulla rivista Biologia della comunicazione della natura il 14 febbraio 2019.

Attivazione delle vie di segnalazione con la luce

Melanospin è un recettore accoppiato a proteine ​​G in grado di controllare specifiche vie di segnalazione nelle cellule. In studi precedenti, il team del Dipartimento di zoologia generale e neurobiologia di Bochum aveva utilizzato il recettore come strumento optogenetico. Avendo modificato il recettore, i biologi sono riusciti ad accenderlo con luce blu e spegnerlo con luce gialla. Così, potrebbero attivare varie vie di segnalazione accoppiate a proteine ​​G nelle cellule neurali usando la luce.

Nel loro studio attuale, i ricercatori hanno ottimizzato lo strumento e lo hanno trasformato in un sensore che indica se è stata attivata una via di segnalazione accoppiata alla proteina G. Il trucco:una volta attivato tale percorso di segnalazione, la concentrazione di ioni calcio nella cellula aumenta. I ricercatori hanno unito la melanopsina con una proteina indicatrice del calcio, la cui intensità di fluorescenza aumenta a seguito di un aumento della concentrazione di calcio nella cellula. La luce verde indicava quindi che era stata attivata una via di segnalazione accoppiata alla proteina G.

Codice colore doppio

Successivamente, i biologi hanno aggiunto altre due funzioni al loro sensore, cioè il sensore-locale-calcio-melanopsina, Camello in breve. Hanno integrato una seconda proteina fluorescente che emette permanentemente una fluorescenza rossa.

Monitoraggio della luce rossa, sono stati in grado di individuare il sensore nelle celle, indipendentemente dal fatto che una via di segnalazione sia stata attivata o meno. Una luce rossa indicava così la presenza del sensore Camello, mentre un'ulteriore luce verde ha mostrato che aveva attivato percorsi di segnalazione.

Traffico di recettori in domini specifici

Finalmente, i ricercatori hanno aggiunto a Camello un frammento di un recettore della serotonina. Di conseguenza, il sensore è stato trasferito a quei domini della cellula dove i recettori della serotonina si trovano naturalmente.

"Poiché la serotonina è coinvolta in numerosi processi nel sistema nervoso centrale, svolge anche un ruolo importante in molti disturbi, come la depressione, schizofrenia, ansia ed emicrania. Ci auguriamo che, facilitando una ricerca dettagliata sui trasporti, localizzazione e attività dei recettori rilevanti, il nostro strumento ci aiuterà a comprendere i meccanismi alla base di queste malattie, "dice Dennis Eickelbeck.