Los científicos han examinado una proteína que encontrará aplicación en optogenética y podría usarse para controlar células musculares y neuronales. El artículo sobre la proteína NsXeR sensible a la luz de la clase xenorhodopsin se publicó en Avances de la ciencia por el equipo internacional de investigadores del MIPT, Forschungszentrum Jülich, e Institut de Biologie Structurale.

La optogenética es una nueva técnica que utiliza la luz para controlar neuronas o células musculares en tejidos vivos. Ha encontrado una amplia aplicación en los estudios del sistema nervioso. Las manipulaciones optogenéticas son tan precisas que permiten controlar neuronas individuales activando o desactivando determinadas vías de transferencia de información. También se utilizan métodos similares para revertir parcialmente la pérdida de la vista o la audición, así como para controlar las contracciones musculares.

Las principales herramientas de la optogenética son proteínas sensibles a la luz que se insertan intencionalmente en células particulares. Después de la inserción, la proteína se adhiere a la superficie celular y mueve iones a través de la membrana al exponerse a la luz. Por lo tanto, en una célula neuronal modificada, un impulso de luz elegido correctamente puede activar una señal neuronal o, de lo contrario, suprimir todas las señales, dependiendo de la proteína que se utilice. Activando señales de neuronas individuales, es posible imitar el funcionamiento de ciertas regiones del cerebro, técnica que modula el comportamiento del organismo en estudio. Si tales proteínas se insertan en las células musculares, una señal externa puede tensarlos o relajarlos.

Los autores del artículo, que fue publicado en Avances de la ciencia , describió una nueva herramienta optogenética, una proteína llamada NsXeR, que pertenece a la clase de xenorhodopsinas . Cuando se expone a la luz, puede activar neuronas individuales, haciéndolos enviar señales fijas al sistema nervioso. Aparte de las aplicaciones en la investigación del sistema nervioso, xenorhodopsinas también puede hacerse cargo del control de las células musculares. Para activar estas celdas, es preferible que se bloquee el transporte de iones de calcio, porque las alteraciones en la concentración de iones pueden afectarlos. Cuando se utilizan proteínas que transportan varios iones positivos (como el calcio) de forma no selectiva, Es probable que aparezcan efectos secundarios indeseables.

La proteína ayuda a evitar la translocación incontrolada de calcio. Es selectivo y no bombea nada más que protones al interior de la célula. Debido a esta selectividad, tiene una ventaja considerable sobre su principal rival, la rodopsina, que se utiliza ampliamente en la investigación, pero no discrimina entre iones cargados positivamente. Qué es más, xenorhodopsinacts como una bomba confiable, transportar protones tanto dentro como fuera de la célula independientemente de su concentración, mientras que la canalrodopsina solo permite que los iones se muevan de un área de mayor concentración a un área de menor concentración. En ambos casos, una entrada de carga positiva en una celda excitable reduce la tensión entre las superficies de su membrana interna y externa. Esta despolarización de la membrana genera un impulso nervioso o muscular. La capacidad de inducir tal impulso bombeando nada más que protones reducirá los posibles efectos secundarios durante la investigación.

"Hasta ahora tenemos todos los datos necesarios sobre cómo funciona la proteína. Esto se convertirá en la base de nuestra investigación adicional dirigida a optimizar y ajustar los parámetros de la proteína a las necesidades de la optogenética". "dice Vitaly Shevchenko, el autor principal del artículo y miembro del personal del Laboratorio MIPT de Estudios Avanzados de Proteínas de Membrana.