《Cell》发布全新光遗传学工具

　　

生物通报道：使用光敏蛋白控制个体脑细胞已被证明是探测大脑复杂性的有力工具。 随着神经科学的这一分支不断扩大，对各种蛋白质工具的需求也在增加。

来自霍华德休斯医学院Janelia研究所和其它机构的14名研究人员组成的多学科团队发现了一种新的方法，通过设计视紫红质，将细胞膜中的蛋白质倒置，从而能用作光遗传学的新工具。

这一研究成果公布在10月18日 Cell杂志上。

这种技术可以使可用于光遗传学的蛋白质数量增加一倍，目前新开发的视紫红质蛋白已经在Janelia研究所开展了新的实验，帮助研究人员剖析大脑回路，研究治疗帕金森病的神经科学。

迄今为止，科学家们已经有两种主要的方法来寻找光遗传学的新蛋白质。一种是通过基因组挖掘在自然界中发现蛋白。另一种是逐渐突变蛋白质，直到它们具有所需的特征。每种方法都具有优势，但也有限制性。

受到进化的启发，Jennifer Brown，Reza Behnam，Luke Coddington和Gowan Tervo等人开发了一种用于设计新视紫红质的新技术。

他们指出，除了突变之外，当蛋白质通过重组发生变化时，自然界也会出现蛋白质多样性，这样就可以通过基因的重组将蛋白质结构域与不同的功能结合起来。

但尽管如此，自然界中也存在翻转倒置蛋白质，传统观点还是认为工程化蛋白质几乎是不可能的。蛋白质的形状因其在膜上的定向而精细调整，当研究人员试图在实验室中改变它们时，它们通常不能形成功能性蛋白质。

然而，当这组研究人员通过在视紫红质的一端添加一种新蛋白质来模仿重组时，它就翻转过来。

“我们真的很惊讶，居然视紫红质的翻转如此容易，”Janelia研究所高级组长Alla Karpova说。

她说，如果每一个现有的视紫红质在翻转时都能获得新功能，那么可能会导致光遗传学蛋白质工具翻倍。

此外，这一团队不仅可以改变蛋白质的方向，而且还发现新的视紫红质具有独特而有用的新功能。 其中一个名为FLInChR（ChR的全长反转），当翻转时，它成为一种有效且快速的抑制剂，可以实现新的实验。

“我们总是希望创造新的工具，以便我们可以做任何我们梦寐以求的实验，”Janelia研究所资深小组组长Joshua Dudman说，“能够使工具包多样化是继续推动神经科学向前发展的关键因素。”

原文标题：

Expanding the Optogenetics Toolkit by Topological Inversion of Rhodopsins

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)31238-8