Usando uma nova ferramenta optogenética, pesquisadores controlaram com sucesso, reproduziu e visualizou os sinais do receptor da serotonina nas células neurais. Para este fim, eles modificaram um receptor de membrana fotossensível no olho, nomeadamente melanopsina. Como resultado, eles foram capazes de ligar e desligar o receptor usando luz; também agia como um sensor, indicando por fluorescência se vias de sinalização específicas na célula haviam sido ativadas.

O sensor era, além disso, projetado especificamente para migrar para os domínios nas células neurais que são sensíveis ao neurotransmissor serotonina. A equipe de Ruhr-Universität Bochum, liderado por Dennis Eickelbeck e o Professor Stefan Herlitze, descreveu seu projeto no jornal Nature Communications Biology em 14 de fevereiro de 2019.

Ativando vias de sinalização com luz

Melanospin é um receptor acoplado à proteína G capaz de controlar vias de sinalização específicas nas células. Em estudos anteriores, a equipe do Departamento de Zoologia Geral e Neurobiologia em Bochum implantou o receptor como uma ferramenta optogenética. Tendo modificado o receptor, os biólogos conseguiram ligá-lo com luz azul e desligá-lo com luz amarela. Assim, eles poderiam ativar várias vias de sinalização acopladas à proteína G em células neurais usando luz.

Em seu estudo atual, os pesquisadores otimizaram a ferramenta e a transformaram em um sensor que indica se uma via de sinalização acoplada à proteína G foi ativada. O truque:uma vez que essa via de sinalização é ativada, a concentração de íons de cálcio na célula aumenta. Os pesquisadores fundiram a melanopsina com uma proteína indicadora de cálcio, cuja intensidade de fluorescência aumenta após um aumento na concentração de cálcio na célula. A luz verde indicou, portanto, que uma via de sinalização acoplada à proteína G foi ativada.

Código de duas cores

Subseqüentemente, os biólogos adicionaram mais duas funções ao seu sensor, ou seja, o sensor local de melanopsina de cálcio, Camello para breve. Eles integraram uma segunda proteína fluorescente que emite permanentemente fluorescência vermelha.

Monitorando a luz vermelha, eles foram capazes de localizar o sensor nas células, independentemente se uma via de sinalização foi ativada ou não. Uma luz vermelha indicava que o sensor Camello estava presente, enquanto uma luz verde adicional mostrou que ele havia ativado as vias de sinalização.

Tráfego de receptor em domínios específicos

Finalmente, os pesquisadores adicionaram um fragmento de um receptor de serotonina ao Camello. Como resultado, o sensor foi trafegado para os domínios da célula onde os receptores de serotonina ocorrem naturalmente.

"Uma vez que a serotonina está envolvida em vários processos no sistema nervoso central, também desempenha um papel importante em muitos distúrbios, como depressão, esquizofrenia, ansiedade e enxaqueca. Esperamos que, facilitando pesquisas detalhadas sobre o transporte, localização e atividade de receptores relevantes, nossa ferramenta nos ajudará a entender os mecanismos subjacentes a essas doenças, "diz Dennis Eickelbeck.