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 только информативно, если инактивация точна по отношению к пространству и времени. Многие методы, используемые для блокирования функций рецепторов, влияют как на поверхность клетки, так и на внутренние формы белков, но рецепторы нейротрансмиттеров обычно работают на поверхности клетки. Работа в японских учреждениях, в том числе Городском университете Йокогамы, Университете Осаки и Токийском университете, позволила модифицировать индуцированные 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 генерации временной токсичной формы кислорода, которая вызывает повреждение области короче типичного расстояния 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, отвечающую за память и навигацию, мышей. Затем они оценили его влияние на формирование памяти с помощью задачи обучения страху, в которой мыши перемещаются между светлыми и темными боксами, получая электрический удар ногой только в темных боксах, чтобы они научились отдавать предпочтение светлым боксам. Команда показала, что эта задача требует доставки GluA1 в синапсы в гиппокампе крысы в более раннем исследовании.
"В ответ на освещение гиппокампа мыши зеленым светом мы обнаружили, что мыши возвращались в темные боксы быстрее, чем контрольные животные," первый автор исследования Киваму Такемото говорит. "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 которое выполнялась CALI после того, как мыши впервые испытали задачу обучения страху. Введение CALI в течение 2 часов после первой задачи привело к появлению электрической активности, характерной для доставки рецепторов GluA1 к синапсам. Однако через 24 часа после выполнения первой задачи эту активность невозможно было обнаружить. Исследователи интерпретируют это как свидетельство 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.