Os pesquisadores desenvolveram um novo método de marcação de proteínas receptoras de neurotransmissores ingênuos em cérebros de animais vivos.



O trabalho está publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences . Os pesquisadores incluem o professor Itaru Hamachi da Universidade de Kyoto, o professor associado Hiroshi Nonaka, o professor associado Kiyoshi Sakamoto e o estudante de doutorado Kazuki Shiraiwa.

Convencionalmente, as proteínas que emitem fluorescência (proteínas fluorescentes) foram expressas num estado fundido com proteínas produzidas por modificação genética. No entanto, devido a preocupações sobre (1) a necessidade de modificação genética, (2) impedimento funcional das proteínas fundidas à proteína alvo e (3) preocupações sobre defeitos durante a expressão, houve uma demanda para desenvolver tecnologia para marcar (rotular) proteínas em um estado mais natural.

Pela primeira vez no mundo, o grupo de pesquisa conseguiu rotular quimicamente receptores de neurotransmissores naturais em cérebros de camundongos sem manipulação genética, usando a química de acilimidazol dirigida por ligante (química LDAI). Pela análise de perseguição de pulso dos receptores de glutamato do tipo AMPA (receptores de AMPA) no cérebro de desenvolvimento pós-natal utilizando este método, foi determinado que os receptores de AMPA que antes desempenhavam uma função moviam-se para sinapses que desempenham papéis diferentes e são reutilizados.

Em princípio, esta tecnologia pode ser aplicada não só a ratos, mas também a outras espécies. Também podem ser esperados desenvolvimentos para muitas espécies, incluindo primatas como os saguis, onde a marcação de um alvo é difícil com metodologias genéticas. Além disso, pode ser aplicado diretamente a modelos de sistemas experimentais em animais (modelos de doenças, camundongos geneticamente modificados, etc.) estabelecidos até o momento por pesquisadores de todo o mundo, e pode-se esperar que as relações entre patologia e dinâmica de receptores sejam esclarecidas.

Além disso, esta tecnologia não só analisa o destino (movimento e tempo de vida) das proteínas, mas pode ser útil para elucidar a função das proteínas naturais em animais individuais, introduzindo várias moléculas funcionais no futuro, e a investigação está em curso.

Esta pesquisa foi conduzida em colaboração com o Professor Shigeki Kiyonaka da Universidade de Nagoya, o Professor Etsuo Susaki da Universidade Juntendo, o Professor Hiroki Ueda da Universidade de Tóquio, o Professor Michisuke Yuzaki, o Professor Associado Wataru Kakegawa e o Professor Assistente Itaru Arai da Universidade Keio.

O projeto de pesquisa em andamento visa elucidar com precisão a transmissão de informações e a formação de redes intercelulares no sistema nervoso e no cérebro no nível de moléculas de proteínas individuais, criando técnicas inovadoras de biologia molecular.

Mais informações: Hiroshi Nonaka et al, Rotulagem química bioortogonal de receptores de neurotransmissores endógenos em cérebros de camundongos vivos, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2313887121
Fornecido pela Agência de Ciência e Tecnologia do Japão (JST)