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KR2光遗传学蛋白视紫红质的真实结构
      来自俄罗斯,德国和法国的生物物理学家团队聘请了莫斯科物理和技术研究所的研究人员,在生理条件下发现和研究视紫红质KR2的结构。
这项创新研究为生物医学领域的未来发展奠定了基础,生物医学与光遗传学和神经系统治疗密切相关。
基本发现可以为有效治疗抑郁症,焦虑症,癫痫和帕金森病提供新的工具。
MIPT生物物理学家的研究工作发表在ScienceAdvances上,这是一本备受推崇的美国科学促进会期刊,其工作已有报道。
光遗传学是生物物理学和生物医学的新领域,通过光信号研究体内神经细胞和肌肉细胞的控制技术。
不久前,10年前,主要的科学期刊称为光遗传学。
光遗传学方法能够部分恢复受神经系统疾病影响的视力,听力和肌肉控制。
值得注意的是,这些技术使研究人员能够详细研究神经网络。
它不是计算机网络,而是人类大脑,负责我们的情感,决策和其他基本过程。
几年前,研究人员在海洋细菌Krokinobacter eikastus的细胞膜上发现了一种新的离子转运蛋白,即视紫红质KR2。
新发现的蛋白质对光敏感,可用于光遗传学。
当被光驱动时,这些蛋白质可以促进带电粒子(例如离子)跨细胞膜的传输。
通过将这些转运蛋白引入细胞,研究人员可以使用光脉冲来控制神经元细胞膜的电位并控制它们的活动。
已经显示KR2在细胞外选择性地转运钠颗粒的特定离子物质。
蛋白质不允许这些离子在两个方向上通过,但是被主动运输以像泵一样起作用。
突变形式的KR2也显示出钾泵活性。
随着新分子泵的发现,研究浪潮面临着视紫红质的神秘特征。
一些研究小组已经发现并描述了有希望的蛋白质的总共五种不同结构。
应该注意的是,在这些结构中的一些中,五个KR2分子形成稳定的五聚体,而在其他结构中仅存在蛋白质单体(图1)。
所以戏剧性的问题是:哪种结构应该被认为是正确的?
该研究的第一作者是MIPT的博士生Kirill Kovalev。
事实上,虽然这些结构非常相似,但细节的恶魔决定了蛋白质在科学和临床实践中的可能用途。
在MIPT生物物理学家的指导下,该团队发现了几种蛋白质结构缺陷的原因。
研究KR2的研究小组发现,蛋白质在不同条件下结晶。
这种独特的蛋白质最初是由海洋细菌在非常特殊的环境中产生的。
它们生活在具有特定盐度,酸度和氢离子浓度(pH)的水中。
这些条件是研究人员等待蛋白质的先决条件:泵出钠离子,同时在细胞膜上形成五聚体。
这种蛋白质的许多假结构都是结晶假象,或者对应于实际废除KR二钠泵活性的条件,使其对光遗传学世界具有吸引力。
我们第一次模拟了KR2的存在和功能的生理条件。
结果,我们获得了与其天然状态相对应的新蛋白质的正确结构。
表示蛋白质的功能单位。
格勒诺布尔结构生物学研究所的Valentin Gordeliy解释说,他是一个五聚体。
最重要的是,我们发现对先前蛋白质结构研究的解释不一致。
视紫红质KR2是一种革命,在生理条件下涉及其适当的结构,探索其功能背后的机制,模拟新的光遗传学工具,并通过将它们应用于医疗实践探索神经机制光遗传产物。


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