Доставка рецепторов химических посредников (нейротрансмиттеров) к соединениям между нервными клетками (синапсами) имеет решающее значение для когнитивных процессов, таких как память. Один из способов понять функцию этих рецепторов — отключить их и наблюдать за результатом.
Однако это информативно только в том случае, если инактивация точна по отношению к пространству и времени. Многие методы, используемые для блокирования функций рецепторов, влияют как на клеточную поверхность, так и на внутренние формы белков, но рецепторы нейротрансмиттеров обычно работают на клеточной поверхности. Работа в японских учреждениях, в том числе Городском университете Йокогамы, Университете Осаки и Токийском университете, модифицировала индуцируемые светом средства производства выброса деструктивного кислорода (CALI: световая инактивация с помощью хромофора) путем включения антител для достижения специфичности в инактивации белков. . Об исследовании сообщили в Nature Biotechnology.
Метод, известный как CALI, ранее применялся для исследования функций белков. Он использует световое излучение для создания временной токсичной формы кислорода, которая вызывает повреждение области короче, чем типичное расстояние межбелкового взаимодействия. В настоящей работе исследователи создали антитело против внешней части рецептора нейротрансмиттера GluA1, которое они пометили светочувствительной молекулой (фотосенсибилизатором). Антитело обеспечивает необходимую специфичность для инактивации ответов синапсов рецептора GluA1 как в культивируемых клетках, так и in vivo у мышей.
Команда ввела меченое антитело в гиппокамп, область мозга мышей, отвечающую за память и навигацию. Затем они оценили его влияние на формирование памяти, используя задание по изучению страха, в котором мыши перемещаются между светлыми и темными коробками, получая удар электрическим током в темных коробках только для того, чтобы они научились отдавать предпочтение световым коробам. Команда показала, что эта задача требует доставки GluA1 в синапсы в гиппокампе крысы в ??более раннем исследовании.
«В ответ на освещение гиппокампа мышей зеленым светом мы обнаружили, что мыши возвращались в темные боксы быстрее, чем контрольные животные», — говорит первый автор исследования Киваму Такемото. «Это показало, что воспоминания о страхе были стерты из-за инактивации синаптического GluA1».Специфичность процесса для рецептора типа GluA1 была продемонстрирована путем варьирования времени, в течение которого выполнялась CALI после того, как мыши впервые испытали задачу обучения страху. Введение CALI в течение 2 часов после первой задачи привело к электрической активности, характерной для доставки рецепторов GluA1 в синапсы.
Однако через 24 часа после выполнения первой задачи эту активность невозможно было обнаружить. Исследователи интерпретируют это как доказательство замены рецепторов GluA1 рецепторами, содержащими родственный белок GluA2, что согласуется с тем фактом, что мыши, получавшие CALI в 24-часовой момент времени, не теряют память о страхе.