A high-conductance chemo-optogenetic system based on the vertebrate channel Trpa1b.
A high-conductance chemo-optogenetic system based on the vertebrate channel Trpa1b.
复制标题
DOI：
10.1038/s41598-017-11791-z
复制
发表时间：
2017-09-19
影响因子：
4.6
通讯作者：
Peterson RT
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lam PY;Mendu SK;Mills RW;Zheng B;Padilla H;Milan DJ;Desai BN;Peterson RT
光遗传学是一种强大的研究方法，可以通过基因编码的光激发离子通道的表达对动物体内选定的细胞进行局部光调制。常用的光遗传学技术依赖于微生物视蛋白变体的表达，其具有许多优异的特征，但存在不同程度的蓝色光谱重叠和有限的通道电导。在这里，我们以可调谐、高电导脊椎动物阳离子通道 zTrpa1b 的形式扩展了光遗传学工具箱，并结合了光激活通道配体，例如 optovin 和 4g6。我们的结果表明，zTrpa1b/配体配对可提供高光灵敏度、毫秒级体内响应延迟以及可调节的通道关闭延迟。感觉神经元中 zTrpa1b 的外源体内表达允许亚细胞光激活，从而实现光依赖性运动控制。 zTrpa1b/配体也适用于心肌细胞起搏，如在体内斑马鱼心脏以及体外人类干细胞衍生的心肌细胞中进行的实验所示。因此，zTrpa1b/optovin 代表了一种灵活、高电导光遗传学的新工具。
Optogenetics is a powerful research approach that allows localized optical modulation of selected cells within an animal via the expression of genetically encoded photo-excitable ion channels. Commonly used optogenetic techniques rely on the expression of microbial opsin variants, which have many excellent features but suffer from various degrees of blue spectral overlap and limited channel conductance. Here, we expand the optogenetics toolbox in the form of a tunable, high-conductance vertebrate cation channel, zTrpa1b, coupled with photo-activated channel ligands, such as optovin and 4g6. Our results demonstrate that zTrpa1b/ligand pairing offers high light sensitivity, millisecond-scale response latency in vivo, as well as adjustable channel off latency. Exogenous in vivo expression of zTrpa1b in sensory neurons allowed subcellular photo-activation, enabling light-dependent motor control. zTrpa1b/ligand was also suitable for cardiomyocyte pacing, as shown in experiments performed on zebrafish hearts in vivo as well as in human stem cell-derived cardiomyocytes in vitro. Therefore, zTrpa1b/optovin represents a novel tool for flexible, high-conductance optogenetics.
登录
查看更多内容
影响因子：
13.9
作者：
Fenno L;Yizhar O;Deisseroth K
通讯作者：
Deisseroth K
影响因子：
3.4
作者：
Bobkov, Y. V.;Corey, E. A.;Ache, B. W.
通讯作者：
Ache, B. W.
光遗传学的历史：开发用于控制脑电路的工具。
DOI：
10.3410/b3-11
发表时间：
2011
期刊：
F1000 biology reports
影响因子：
--
作者：
Boyden ES
通讯作者：
Boyden ES
影响因子：
16.6
作者：
Ishii T;Sato K;Kakumoto T;Miura S;Touhara K;Takeuchi S;Nakata T
通讯作者：
Nakata T
DOI：
10.1126/science.1252367
发表时间：
2014-04-25
期刊：
Science (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Berndt A;Lee SY;Ramakrishnan C;Deisseroth K
通讯作者：
Deisseroth K