Ny metode til mærkning af neurotransmitterreceptorer i levende dyrehjerner

Forskere har udviklet en ny metode til at mærke naive neurotransmitter-receptorproteiner i levende dyrehjerner.

Værket er publiceret i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences . Forskerne omfatter Kyoto Universitetsprofessor Itaru Hamachi, lektor Hiroshi Nonaka, lektor Kiyoshi Sakamoto og doktorand Kazuki Shiraiwa

Konventionelt blev proteiner, der udsender fluorescens (fluorescerende proteiner), udtrykt i en tilstand fusioneret til proteiner produceret ved genetisk modifikation. Men på grund af bekymringer om (1) at genetisk modifikation er nødvendig, (2) funktionel hindring af de fusionerede proteiner til målproteinet og (3) bekymringer om defekter under ekspression, var der et behov for at udvikle teknologi til at mærke (mærke) proteiner i en mere naturlig tilstand.

For første gang i verden lykkedes det for forskergruppen kemisk at mærke naturlige neurotransmitterreceptorer i musehjerner uden genetisk manipulation ved at bruge ligand-styret acylimidazol-kemi (LDAI-kemi). Ved pulse-chase-analyse af AMPA-type glutamatreceptorer (AMPA-receptorer) i den postnatale udviklingshjerne ved hjælp af denne metode, blev det fastslået, at AMPA-receptorer, der engang udførte en funktion, flyttede til synapser, der spiller forskellige roller og genbruges.

I princippet kan denne teknologi anvendes ikke kun på mus, men også på andre arter. Udviklingen kan også forventes for mange arter, herunder primater som silkeaber, hvor det er vanskeligt at mærke et mål med genetiske metoder. Ydermere kan det anvendes direkte til at modellere dyreforsøgssystemer (sygdomsmodeller, genetisk modificerede mus osv.) etableret til dato af forskere rundt om i verden, og man kan forvente, at sammenhænge mellem patologi og receptordynamik vil blive afklaret.

Derudover analyserer denne teknologi ikke kun proteiners skæbne (bevægelse og levetid), men den kan være nyttig til at belyse funktionen af ​​naturlige proteiner i individuelle dyr ved at introducere forskellige funktionelle molekyler i fremtiden, og forskningen er i gang.

Denne forskning blev udført i samarbejde med professor Shigeki Kiyonaka fra Nagoya University, professor Etsuo Susaki fra Juntendo University, professor Hiroki Ueda fra University of Tokyo, professor Michisuke Yuzaki, lektor Wataru Kakegawa og adjunkt Itaru Arai fra Keio University.

Det igangværende forskningsprojekt har til formål at præcist belyse informationstransmission og intercellulær netværksdannelse i nervesystemet og hjernen på niveau med individuelle proteinmolekyler ved at skabe innovative kemiske biologiske molekylære teknikker.

Flere oplysninger: Hiroshi Nonaka et al., Bioorthogonal kemisk mærkning af endogene neurotransmitterreceptorer i levende musehjerner, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2313887121

Leveret af Japan Science and Technology Agency (JST)