2022年12月16日gydF4y2Ba

合成生物学:下一代基因编码的血清素荧光传感器gydF4y2Ba

萨拉·巴特尔卡，Universität不来梅gydF4y2Ba

合成生物学:血清素进入，光退出gydF4y2Ba — HEK细胞的特性。a设计原则gydF4y2BasDarkengydF4y2Ba．gydF4y2BabgydF4y2Ba连接子变异筛选结果。条形图显示了应用5 -羟色胺后的荧光变化。蓝条代表突变体M34。gydF4y2BacgydF4y2Ba突变体M34的表达(gydF4y2BasDarkengydF4y2Ba)在HEK细胞中。比例尺20µm。应用800 nM 5-HT前后的荧光。在800 nM 5-HT作用下，表达HEK细胞的传感器变体M34具有代表性的荧光痕迹。实验至少重复了三次。gydF4y2BadgydF4y2Ba(i) wash - in反复应用5-HT的代表性图像序列。(ii)示例荧光测量，在两个培养皿中的9个示例细胞中重复应用5 μ M 5- ht。5-HT的应用可导致荧光的可逆还原。未进行基线校正。(iii)所有分析roi的热图。第一帧中的比例尺适用于之后的所有帧。比例尺20µm。gydF4y2BaegydF4y2Ba例如5-HT笼化痕迹(405 nm，激光功率:90%，漂白时间:90 ms，间隔:50 s)gydF4y2BasDarkengydF4y2Ba响应。蓝圈表示未解冻区)。白线表示用于分析的膜部分。sDarken的荧光信号。ΔgydF4y2BaFgydF4y2Ba/gydF4y2BaFgydF4y2Ba部分膜(白线)随时间变化的值(示范试验)。蓝色条表示未脱色(即漂白)间隔。5-HT的反复释放导致sDarken的ΔF/F值降低。gydF4y2BafgydF4y2Ba快速5-HT应用于一个由外而外的补丁。代表图像来自转染48小时后含有sdarkken的外外补丁(左)。荧光强度在斑块中发生变化。5-HT洗脱后荧光恢复明显慢于活化。没有进行背景/基线校正。gydF4y2BaggydF4y2Ba测量不同5-HT浓度的剂量反应曲线。组数据gydF4y2BangydF4y2Ba至少2个重复= 20个，显示平均值和±SEM。gydF4y2BahgydF4y2Ba应用5 -羟色胺、相关物质或神经递质后的荧光变化(如未另行提及，浓度10µM (gydF4y2BangydF4y2Ba= 10)。方框表示25%到75%的百分比。方框中间的那条线代表中间值。单因素方差分析多重比较，***gydF4y2BapgydF4y2Ba< 0.001, 5-HT血清素，8-OH 8-OHDPAT, L-Tryp色氨酸，IAA 5-羟基吲哚乙酸，多巴胺，His组氨酸，NE去甲肾上腺素，GABA谷氨酸，Ace乙酰胆碱，PBS磷酸盐缓冲液。信贷:gydF4y2Ba自然通讯gydF4y2Ba(2022)。DOI: 10.1038 / s41467 - 022 - 35200 - wgydF4y2Ba

血清素是中枢神经系统中一种重要的化学信使。它属于所谓的神经调节剂的范畴，负责在大脑和整个身体的神经细胞之间传递信息。gydF4y2Ba

特别是，焦虑和抑郁是由a引起的假设gydF4y2Ba5 -羟色胺gydF4y2Ba大脑中这种化学信使的缺乏经常引起科学界的关注。然而，因果关系之间gydF4y2Ba精神疾病gydF4y2Ba血清素缺乏还没有得到充分的描述。到目前为止还缺乏合适的方法。gydF4y2Ba

更好地理解神经细胞之间的信号交换gydF4y2Ba

来自不来梅大学合成生物学工作组的主要作者Martin Kubitschke说:“近年来，为了更密切地监测神经递质的释放，已经开发了各种基因编码传感器。”gydF4y2Ba

“当其他团队专注于化学信使谷氨酸、多巴胺、去甲肾上腺素和乙酰胆碱时，我们想确切地了解血清素在大脑中的功能。当我们开始开发传感器时，没有办法看到血清素存在于大脑中。”gydF4y2Ba

研究人员使用自然存在的人类5-HT1A受体作为新的“sdarkken”传感器的框架。这种受体在一种绿色荧光蛋白的帮助下进行了基因改造，使其具有荧光特性并发出绿色的光。这背后的决定性机制是:一旦血清素停靠在传感器上，它的亮度就会下降。gydF4y2Ba

因此，颜色变暗是5 -羟色胺活性的直接指示。由于它是一种基因编码传感器，任何类型的神经细胞或大脑区域都可以配备这种传感器来可视化血清素的动态。gydF4y2Ba

反应速度快，位置好，光度高gydF4y2Ba

值得注意的是，在测量过程中，它在时间和空间上都获得了非常好的分辨率。“在膜片钳荧光测定法的帮助下，我们能够确定‘sDarken’在不到一秒钟的时间内对血清素浓度的变化做出反应，”Ruhr-Universität波洪生物和生物技术学院的Andreas Reiner教授说。gydF4y2Ba

“事实上，‘sDarken’很好地定位于膜gydF4y2Ba神经细胞gydF4y2Ba帮助我们确定化学信使的空间活动，”通讯作者、不来梅大学合成生物学工作组负责人奥利维亚·马塞克教授补充道。“‘sDarken’传感器工作得非常好，我们希望在未来能够将单个神经细胞棘上的活动可视化。”gydF4y2Ba

这种传感器非常敏感和特定:即使是最微量的血清素浓度也会导致传感器的光学变化，因此科学家们能够测量到。“sDarken”在服用其他神经递质或类似物质时没有反应。此外，“sdarkken”被证明是非常强大的，照片和ph稳定，从而满足长期成像的重要要求。gydF4y2Ba

Martin Kubitschke继续说道:“通过靶向突变，我们已经开发出了三种不同的sDarken变体，它们对血清素的反应不同。”“使用具有非常高亲和力的传感器来检测神经递质中的所谓体积转移是有利的。另一方面，如果研究的重点是通过单个突触分泌血清素，那么亲和性较低的传感器是有利的。所有这些特征现在都被‘sdarkken’传感器覆盖了。”gydF4y2Ba

理想的补充现有的血清素传感器gydF4y2Ba

它的特性使“sDarken”成为现有血清素传感器的理想补充，并扩大了血清素动态成像仪器的范围。在与Ruhr-Universität波鸿(Andreas Reiner教授)、波恩DZNE (Martin Fuhrmann博士)和汉堡ZNMH (Simon Wiegert教授)的研究团队的合作中，已经证明，即使是血清素释放的细节，也可以用“sDarken”在活动动物中观察到。gydF4y2Ba

奥利维亚·马塞克因此确信:“新的gydF4y2Ba传感器gydF4y2Ba这将使我们有可能更好地理解血清素在大脑中的长期作用和功能。”gydF4y2Ba

这项研究发表在该杂志上gydF4y2Ba自然通讯gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

更多信息:gydF4y2BaMartin Kubitschke等人，下一代基因编码血清素荧光传感器，gydF4y2Ba自然通讯gydF4y2Ba(2022)。gydF4y2BaDOI: 10.1038 / s41467 - 022 - 35200 - wgydF4y2Ba

期刊信息:gydF4y2Ba 自然通讯gydF4y2Ba

由Universität Bremen提供gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba合成生物学:下一代基因编码血清素荧光传感器(2022,12月16日)检索于2022年12月20日从//www.puressens.com/news/2022-12-synthetic-biology-generation-genetically-encoded.htmlgydF4y2Ba

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