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科学家迈出了迈向大脑离子通道数字图的第一步

导读 来自瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员绘制了大脑中钾离子通道的分子运作图谱。题为同源电压门控钾通道(Kv)家族的动力学图谱的研究发表

来自瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员绘制了大脑中钾离子通道的分子运作图谱。题为“同源电压门控钾通道(Kv)家族的动力学图谱”的研究发表在最新一期的“细胞神经科学前沿”杂志上。

离子通道是在各种细胞的细胞膜上和细胞膜内发现的微小孔,包括神经元和肌肉细胞。这些渠道受到严格监管。离子通道的开口与离子的流入或流出以及电化学电荷的传输有关。离子通道的活动负责自愿和非自愿的身体功能,包括思想和情绪。

这是一个研究小组第一次能够绘制出大脑中电压门控离子通道(Kv)通道的整个网络。

这项研究是较大的蓝脑计划的一部分。该团队慷慨地允许他们的原始数据免费用于研究,希望这些数据可能在未来应用于药物发现。科学家们还希望映射大脑的离子通道可以帮助研究全脑模拟的研究人员。

在过去的几十年里,有很多关于Kv频道的研究。这些研究详细研究了这些栅极上的离子运动如何受电压控制。

研究负责人,蓝脑项目的一部分Rajnish Ranjan博士正在利用这些研究的信息开发出用于研究和药物发现的模拟数字大脑。他说:“令我惊讶的是,尽管有30年的研究,但没有任何原始数据可用。”

他补充说,现有结果不一致,结果无法得到证实。关于Kv通道知之甚少,特别是在体温下:“接近体温,脂肪细胞膜软化并从记录装置上滑落。因此,几乎所有的研究都是在室温下进行的。“

因此,科学家必须在室温下绘制和记录Kv通道数据,以便将来可用于药物开发。Ranjan接着解释了背后的原因:“

在标准条件下和大样本量下,Kv通道的行为在细胞系和物种中大致一致。正如预期的那样,定量地,Kv通道在35°C时比在25°C或15°C时更快地激活和灭活。最新的发现是,Kv通道在15°C到25°C到35°C之间的定性差异很大。“

Rajnish Ranjan博士在研究中,该团队创建了一个离子通道记录机器人。该机器人的功能是在体温而不是室温下自动记录Kv通道的工作情况。

自动化过程显着减少了加快录制过程所需的时间,并减少了尝试次数。该机器帮助研究人员绘制了Kv通道及其在大脑中的行为。根据科学家的说法,未来可以使用相同的方法来研究其他类型的通道。

Ranjan解释说,有些通道仅在较高温度下被激活,因此在室温下研究时,这些通道被认为是无效的。他说,研究结果的差异可能是由于这种温度差异,并补充说一些通道具有不同类型的延迟激活或失活,这使得一些通道可能随机改变其激活和失活的问题进一步复杂化。 。

我们模型中建立的温度 - 活性关系允许在任何温度下的记录转换为生理温度。这是我们工作的一个非常重要的贡献,因为在生理温度下的通道记录仍然很困难,未来的实验可能会继续在较低温度下进行。“

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