Pajęcze toksyny w badaniu aktywności komórek

Pajęcze toksyny w badaniu aktywności komórek

http://kopalniawiedzy.pl/kanal-jonowy-bramkowany-napieciem-potas-kanalopatie-arytmia-padaczka-aktywnosc-elektryczna-neurony-Jon-Sack-Bruce-Cohen,21256 | 2014-10-23

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis (UC Davis), Lawrence Berkeley National Laboratory i Marine Biological Laboratory stworzyli sondę komórkową, która dzięki połączeniu toksyny ptaszników i związku fluorescencyjnego pozwala obrazować aktywność elektryczną neuronów oraz innych komórek.

Sonda wiąże się z kanałami potasowymi bramkowanymi napięciem (Kv2.1) i zapala się, gdy kanał jest zamknięty, a gaśnie, gdy ulega on aktywacji.

Tego typu narzędzia są prototypami sond, które pewnego dnia pomogą zrozumieć dysfunkcje kanałów (kanałopatie) prowadzące np. do padaczki czy arytmii.

Kanały jonowe bywały nazywane tranzystorami [...], bo działają jak przełączniki, generując elektryczne sprzężenie zwrotne. By zrozumieć, jak działają systemy neuronalne lub serce, musimy wiedzieć, które przełączniki są aktywowane. Pomogą nam w tym sondy - opowiada Jon Sack z UC Davis.

Autorzy artykułu z PNAS przypominają, że choć za pomocą innych metod dało się precyzyjnie mierzyć aktywność elektryczną komórek, nie wiadomo było, które konkretnie kanały jonowe się aktywowały.

Do eksperymentów wybrano guangksytoksynę-1E, bo wiąże się ona z kanałami Kv2. Ekspresja tych kanałów zachodzi w prawie wszystkich, jeśli nie we wszystkich neuronach, lecz zrozumienie ich skomplikowanej regulacji i aktywności nastręczało dotąd sporo trudności.

By zbadać aktywność kanałów, Amerykanie wykorzystali wariant toksyny ptasznika, który po znakowaniu fluorescencyjnym zachowuje swoją funkcję. Sondę zaprojektowano w taki sposób, by wiązała się z kanałem w stanie spoczynku i odłączała się po jego aktywacji. Ku zaskoczeniu naukowców, prototyp działał od razu.

Wielokrotnie widuje się niejednoznaczne rezultaty, lecz kiedy dodaliśmy próbniki do żywych komórek, pojawił się bardzo czysty sygnał. Gdy by stymulować komórki, podaliśmy potas, sondy się odłączyły.

Choć poczyniono zaledwie pierwszy krok, podejście wydaje się obiecujące, jeśli chodzi o zrozumienie podłoża rozmaitych kanałopatii. Sack podkreśla, że odkrywa się ich coraz więcej. Wiadomo np., że gdy kanał Kv2.1, z którym wiąże się sonda, nie działa prawidłowo, skutkuje to padaczką.

Sack i Bruce Cohen będą kontynuować prace z następnymi pajęczymi toksynami, które wiążą się z innymi kanałami potasowymi.