Біологія
Біологія

Білок зворотної оптогенетики допоможе вивчати механізми епілепсії

Німецькі науковці описали потенційний новий інструмент для оптогенетичних досліджень. Він базується на використанні світлочутливого білка, який під впливом світла дезактивується, на відміну від інших поширених в оптогенетиці білків, яких світло, навпаки, активує. Досліди вчених наводять на думку, що описаний білок може допомогти у вивченні таких патологічних станів як епілепсія. Результати оприлюднені в статті журналу Nature Communications.

Аномально висока активність правої частини головного мозку під час нападу епілепсії. RME Sabbatini

Аномально висока активність правої частини головного мозку під час нападу епілепсії. RME Sabbatini

Що таке оптогенетика?

Оптогенетика — це метод дослідження, який набуває широкого застосування та розвитку в нейробіології. Завдяки їй суттєво розширилися наші знання про роботу мозку, зокрема на рівні нейронних мереж або окремих нейронів та їх сигналів. Також науковці сподіваються, що у такий спосіб в майбутньому можна буде лікувати різні захворювання. На це вказує й успіх дослідників, які нещодавно змогли частково відновити зір сліпому пацієнтові методами оптогенетики. Метод полягає у штучному введенні в нервові клітини світлочутливих молекул, що дає змогу керувати їх активністю за допомогою світла. Однак він може працювати й у зворотному напрямку, як показує нова робота вчених Рурського університету в Бохумі. Науковці показали, що можна застосовувати не тільки світлочутливі білки, які активуються світлом, а й такі, що «вимикаються» під його впливом.

Які це білки?

Вчені описали у своїй статті білок опсин Opn7b. Він є G-білокспряженим рецептором, який у природі властивий рибкам даніо-реріо. Його особливість полягає у тому, що на відміну від інших G-білокспряжених рецепторів, він активується без впливу світла і перебуває у такому стані постійно. У цей час Opn7b утримує іонні канали в мембрані клітини відкритими, що сприяє надходженню всередину клітини іонів та проведенню відповідних сигналів усередині неї. Однак досліди показали, що під дією світла Opn7b дезактивується, а відповідно спиняється робота іонних каналів та сигнальних шляхів, які вони забезпечують.

Як це допоможе у вивченні хвороб?

Наразі вченим відносно мало відомо про G-білокспряжені рецептори, які для перебування в активному стані не потребують стимулів. Однак деякі дослідження вказують, що вони можуть відігравати важливу роль у розвитку різних захворювань, зокрема неврологічних та психіатричних. Тому застосування Opn7b може допомогти у їх вивченні.

У своїх дослідах науковці модифікували нейрони кори головного мозку мишей таким чином, щоб вони виробляли Opn7b. Коли клітини освітили, це призвело до дезактивації рецептора. Неочікувано, це спричинило різке зростання активності мозку тварин, подібне до такого під час нападів епілепсії. Контролювати стан вдалося завдяки іншим світлочутливим білкам, внесеним у клітини. Оскільки епілепсія є все ще недостатньо вивченою хворобою, автори сподіваються, що описана ними «зворотна оптогенетика» дозволить більше дізнатися про її механізми та причини.