I ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo per etichettare le proteine dei recettori dei neurotrasmettitori naïve nel cervello di animali viventi.
Il lavoro è pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences . I ricercatori includono il professore dell'Università di Kyoto Itaru Hamachi, il professore associato Hiroshi Nonaka, il professore associato Kiyoshi Sakamoto e il dottorando Kazuki Shiraiwa
Convenzionalmente, le proteine che emettono fluorescenza (proteine fluorescenti) venivano espresse in uno stato fuso con proteine prodotte mediante modificazione genetica. Tuttavia, a causa delle preoccupazioni circa (1) la necessità di modificazione genetica, (2) l'ostacolo funzionale delle proteine fuse alla proteina bersaglio e (3) le preoccupazioni sui difetti durante l'espressione, c'era la richiesta di sviluppare una tecnologia per marcare (etichettare) proteine in uno stato più naturale.
Per la prima volta al mondo, il gruppo di ricerca è riuscito a marcare chimicamente i recettori naturali dei neurotrasmettitori nel cervello dei topi senza manipolazione genetica, utilizzando la chimica dell’acilimidazolo diretta dal ligando (chimica LDAI). Mediante l'analisi a sequenza di impulsi dei recettori del glutammato di tipo AMPA (recettori AMPA) nel cervello dello sviluppo postnatale utilizzando questo metodo, è stato determinato che i recettori AMPA che una volta svolgevano una funzione si spostavano nelle sinapsi che svolgono ruoli diversi e vengono riutilizzati.
In linea di principio, questa tecnologia può essere applicata non solo ai topi ma anche ad altre specie. Si possono prevedere sviluppi anche per molte specie, compresi i primati come le uistitì, per le quali è difficile etichettare un bersaglio con le metodologie genetiche. Inoltre, può essere applicato direttamente a sistemi sperimentali su animali modello (modelli di malattie, topi geneticamente modificati, ecc.) stabiliti fino ad oggi da ricercatori di tutto il mondo, e ci si può aspettare che le relazioni tra patologia e dinamica dei recettori vengano chiarite.
Inoltre, questa tecnologia non solo analizza il destino (movimento e durata della vita) delle proteine, ma può essere utile per chiarire la funzione delle proteine naturali nei singoli animali introducendo in futuro varie molecole funzionali, e la ricerca è in corso.
Questa ricerca è stata condotta in collaborazione con il professor Shigeki Kiyonaka dell'Università di Nagoya, il professor Etsuo Susaki dell'Università di Juntendo, il professor Hiroki Ueda dell'Università di Tokyo, il professor Michisuke Yuzaki, il professore associato Wataru Kakegawa e il professore assistente Itaru Arai della Keio University.
Il progetto di ricerca in corso mira a chiarire con precisione la trasmissione delle informazioni e la formazione della rete intercellulare all'interno del sistema nervoso e del cervello a livello delle singole molecole proteiche creando tecniche molecolari innovative di biologia chimica.
Ulteriori informazioni: Hiroshi Nonaka et al, Etichettatura chimica bioortogonale dei recettori dei neurotrasmettitori endogeni nel cervello di topi viventi, Atti dell'Accademia nazionale delle scienze (2024). DOI:10.1073/pnas.2313887121
Fornito dall'Agenzia giapponese per la scienza e la tecnologia (JST)
