สักวันหนึ่งการแยกวงจรที่ซับซ้อนของสมองอาจดำเนินการด้วยการพลิกสวิตช์ ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นรุ่นที่ตอบสนองต่อแสงของโปรตีนผิวเซลล์ทั่วไป การออกแบบช่วยให้ควบคุมได้อย่างแม่นยำว่าช่องเข้าสู่เซลล์ประสาทจะเปิดหรือปิดไปยังไอออนที่ส่งกระแสประสาทหรือไม่ในการส่งข้อมูลอย่างรวดเร็ว สมองต้องอาศัยสารสื่อประสาทกลูตาเมต สารเคมีนี้ยึดติดกับด้านในของส่วนที่มีรูปร่างคล้ายเปลือกหอยของตัวรับกลูตาเมต ซึ่งเป็นโปรตีนบนพื้นผิวของเซลล์ประสาท เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น เปลือกหุ้มจะปิดและช่องไอออนของตัวรับจะเปิดขึ้น
รับข่าววิทยาศาสตร์ในกล่องจดหมายของคุณ
ล่าสุดและยิ่งใหญ่ที่สุดจากนักเขียนผู้เชี่ยวชาญของเราทุกสัปดาห์
ที่อยู่อีเมล*
ที่อยู่อีเมลของคุณ
ลงชื่อ
ก่อนหน้านี้ นักวิจัยได้สร้างตัวอย่างตัวรับที่ควบคุมด้วยแสงมาแล้วสองสามตัวอย่าง แต่ Ehud Y. Isacoff, Dirk Trauner และเพื่อนร่วมงานของพวกเขาที่ University of California, Berkeley ต้องการสร้างระบบที่ใช้ได้กับตัวรับหลายชนิดที่มีรูปร่างคล้ายฝาพับเช่นเดียวกับตัวรับกลูตาเมต
นักวิจัยได้รวบรวมสารประกอบที่มีกลูตาเมตที่ปลายด้านหนึ่ง พวกเขาใส่สารเคมีที่เรียกว่า azobenzene ไว้ตรงกลางเชือก ซึ่งจะเปลี่ยนรูปร่างเมื่อถูกส่องด้วยแสงบางช่วงความยาวคลื่น ในอีกด้านหนึ่ง ทีมวางมาเลอิไมด์ ซึ่งเป็นสารประกอบที่จับกับกำมะถันอย่างแน่นหนา
ขั้นตอนต่อไปคือการผูกสายกลูตาเมตกับตัวรับของมัน กลุ่มนี้ได้ทำการดัดแปลงพันธุกรรมของตัวรับด้วยกรดอะมิโนซิสเทอีนที่มีกำมะถันที่จุดยุทธศาสตร์ใกล้กับขอบของหอย หลังจากการเพาะเลี้ยงเซลล์ประสาทในห้องปฏิบัติการที่มีตัวรับที่เปลี่ยนแปลงไป
นักวิจัยได้เพิ่มกลูตาเมตที่ดัดแปลงแล้ว ปลายสายมาเลอิไมด์ติดกับซิสเทอีน ยึดกลูตาเมตไว้ใกล้กับเปลือก
เชือกทำงานเหมือนแขนหุ่นยนต์ Trauner กล่าว ในความมืดแขนจะยืดออกเพื่อให้กลูตาเมตอยู่ห่างจากตัวรับ เมื่อฉายรังสีด้วยแสงอัลตราไวโอเลต แขนจะโค้งงอ นำปลายกลูตาเมตไปยังตำแหน่งหอยบนตัวรับ
สมัครสมาชิกข่าววิทยาศาสตร์
รับวารสารวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมจากแหล่งที่น่าเชื่อถือที่สุดส่งตรงถึงหน้าประตูคุณ
ติดตาม
นักวิจัยรายงานว่ากลูตาเมตเกาะอยู่ภายในเปลือกและช่องไอออนเปิดออก เมื่อโดนแสงสีเขียว แขนจะยืดออก ทำให้ช่องไอออนปิด
นักวิจัยได้เปิดและปิดช่องสัญญาณด้วยการสลับระหว่างแสงอัลตราไวโอเลตและแสงสีเขียวซ้ำๆ เป็นเวลานานกว่า 30 นาที พวกเขารายงานในวารสาร Nature Chemical Biologyฉบับ เดือนมกราคม
เมื่อใช้สวิตช์ออปติก นักวิจัยสามารถใช้สัญญาณแสงที่โฟกัสเพื่อเปิดช่องไอออนในพื้นที่เฉพาะของเนื้อเยื่อสมอง ซึ่งเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพในการพิจารณาว่าเครือข่ายประสาททำงานอย่างไร Isacoff กล่าว “คุณสามารถแยกเซลล์เฉพาะเจาะจงในวงจรประสาท … และถามว่าเซลล์เหล่านี้ทำอะไรสำหรับการทำงานของวงจร” เขากล่าว
กลุ่มวางแผนที่จะทดสอบระบบในสัตว์ เช่น แมลงวันผลไม้ และขยายการออกแบบไปยังตัวรับเพิ่มเติม นักวิจัยยังปรับแต่งระบบเพื่อเชื่อมโยงกลูตาเมตกับตัวรับปกติโดยไม่มีการกลายพันธุ์ของซิสเทอีน Trauner กล่าว
นักประสาทชีววิทยา Edward M. Callaway จากสถาบัน Salk Institute for Biological Studies ในเมือง La Jolla รัฐแคลิฟอร์เนีย เรียกการค้นพบใหม่นี้ว่า “การพัฒนาที่น่าตื่นเต้นจริงๆ” ซึ่งนักวิจัยสามารถนำไปใช้กับการศึกษาเซลล์ประสาทประเภทต่างๆ ได้
Credit : gerisurf.com
shikajosyu.com
kypriwnerga.com
cjmouser.com
planosycapacetes.com
markerswear.com
johnyscorner.com
escapingdust.com
miamiinsurancerates.com
bickertongordon.com
