Onderzoekers hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor het labelen van naïeve neurotransmitterreceptoreiwitten in de hersenen van levende dieren.

Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences . Tot de onderzoekers behoren professor Itaru Hamachi van de Universiteit van Kyoto, universitair hoofddocent Hiroshi Nonaka, universitair hoofddocent Kiyoshi Sakamoto en promovendus Kazuki Shiraiwa.

Conventioneel werden eiwitten die fluorescentie uitstralen (fluorescerende eiwitten) tot expressie gebracht in een toestand die is gefuseerd met eiwitten die zijn geproduceerd door genetische modificatie. Vanwege zorgen over (1) de noodzaak van genetische modificatie, (2) functionele hindering van de gefuseerde eiwitten met het doeleiwit, en (3) zorgen over defecten tijdens de expressie, was er echter vraag naar de ontwikkeling van technologie voor het markeren (labelen) van eiwitten. eiwitten in een meer natuurlijke staat.

Voor het eerst ter wereld is de onderzoeksgroep erin geslaagd natuurlijke neurotransmitterreceptoren in muizenhersenen chemisch te labelen zonder genetische manipulatie door gebruik te maken van ligandgerichte acylimidazoolchemie (LDAI-chemie). Door pulse-chase-analyse van AMPA-type glutamaatreceptoren (AMPA-receptoren) in de postnatale ontwikkelingshersenen met behulp van deze methode, werd vastgesteld dat AMPA-receptoren die ooit een functie vervulden, verplaatsten naar synapsen die verschillende rollen spelen en worden hergebruikt.

In principe kan deze technologie niet alleen bij muizen worden toegepast, maar ook bij andere diersoorten. Ontwikkelingen kunnen ook worden verwacht voor veel soorten, waaronder primaten zoals zijdeaapjes, waarbij het labelen van een doelwit moeilijk is met genetische methodologieën. Bovendien kan het direct worden toegepast op het modelleren van dierexperimentele systemen (ziektemodellen, genetisch gemodificeerde muizen, enz.) die tot nu toe door onderzoekers over de hele wereld zijn ontwikkeld, en men kan verwachten dat de relaties tussen pathologie en receptordynamiek zullen worden opgehelderd.

Bovendien analyseert deze technologie niet alleen het lot (beweging en levensduur) van eiwitten, maar kan ze ook nuttig zijn om de functie van natuurlijke eiwitten bij individuele dieren op te helderen door in de toekomst verschillende functionele moleculen te introduceren. Het onderzoek loopt nog.

Dit onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met professor Shigeki Kiyonaka van de Universiteit van Nagoya, professor Etsuo Susaki van de Juntendo Universiteit, professor Hiroki Ueda van de Universiteit van Tokio, professor Michisuke Yuzaki, universitair hoofddocent Wataru Kakegawa en assistent-professor Itaru Arai van de Keio Universiteit. P>

Het lopende onderzoeksproject heeft tot doel informatieoverdracht en intercellulaire netwerkvorming binnen het zenuwstelsel en de hersenen op het niveau van individuele eiwitmoleculen nauwkeurig op te helderen door innovatieve chemische biologische moleculaire technieken te ontwikkelen.

Meer informatie: Hiroshi Nonaka et al, Bioorthogonale chemische labeling van endogene neurotransmitterreceptoren in levende muizenhersenen, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2313887121

Aangeboden door het Japan Science and Technology Agency (JST)