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Posted in | Nanomedicine | Nanoanalysis

Hay una nueva manera de explorar los secretos de la biología

Published on September 16, 2009 at 8:00 PM

Hay una nueva manera de explorar los secretos de la biología. Con un destello de luz, los científicos del Departamento de EE.UU. de Lawrence Berkeley National Laboratory y la Universidad de California, Berkeley se centraron en el tipo de célula neural que controla la natación en larvas de pez cebra.

Utilizando la innovadora activado por la luz las proteínas y las técnicas de expresión genética, los científicos zapped pez cebra varios con un pulso de luz, e inició una acción de nadar en un subconjunto de los peces que se remonta a la neurona que conduce el movimiento de lado a lado de su aletas de la cola.

La técnica detrás de esta búsqueda de la aguja en un pajar de las raíces nerviosas de un comportamiento específico podría convertirse en una poderosa manera de aprender cómo trabajan los sistemas biológicos. La proteína activada por la luz también podría convertirse en una herramienta útil en el campo de la biología sintética, en el que los científicos tratan de identificar una útil red de proteínas en un microbio y la importación en otro microbio - un método podría ser utilizado para optimizar el desarrollo de los biocombustibles y las terapias que combaten la enfermedad, por nombrar algunas aplicaciones. Su trabajo se publica en la edición 17 de septiembre de la revista Nature.

"Esta es una manera muy única de llegar a una celda individual: empezando por el comportamiento que controla", dice Ehud Isacoff, un biofísico que tiene citas conjuntas con Biociencias Físicas del Berkeley Lab y las Divisiones de Ciencias de Materiales y el Departamento de la Universidad de Berkeley de Biología Molecular y Celular la biología. La investigación es una colaboración entre Claire Wyart, un científico en el laboratorio de la Universidad de California en Berkeley Isacoff, Filippo Del Bene de la Universidad de California Herwig Baier el laboratorio de San Francisco, y Dirk Trauner de la Universidad de Munich.

En la actualidad, los científicos a menudo determinan la función de una neurona a través de la correlación. Si un grupo de neuronas se activa cada vez que un animal realiza un comportamiento determinado, entonces es probable que las neuronas de control de ese comportamiento. Lo mismo ocurre si las neuronas se interrumpen: si el comportamiento se detiene, a continuación, las neuronas afectadas probable control.

"Pero queremos ir más allá de la correlación y la prueba de causalidad de hecho", dice Isacoff. "Queremos jugar un comportamiento nuevo en el sistema nervioso y determinar las neuronas individuales que son directamente responsables. Y esto ha sido muy difícil de hacer hasta ahora ".

La clave del éxito de los científicos es artificial, activado por la luz de proteínas que se desarrolló hace unos años. La proteína puede ser genéticamente para expresar en una neurona o de otro tipo de célula y funcionan como un interruptor óptico. Zap la proteína con un color de la luz, y que se enciende y se activa la neurona de acogida. Zap con otro color de la luz, y se apaga y la neurona se vuelve inactiva.

Para probar la proteína activada por la luz, y sus colegas Isacoff se utiliza para la búsqueda de la célula que dirige el circuito neural que interviene en la natación en larvas de pez cebra.

En primer lugar, al azar expresa la proteína en el genoma de cientos de larvas de pez cebra. Algunos interruptores de luz activados por aparecieron en las células musculares, algunas de las células óseas, y algunos en el sistema nervioso central.

A continuación, se eligió sólo a los peces en los que se expresa la proteína activada por la luz en las células nerviosas en la médula espinal, algunos de los cuales se sabe que el control de la locomoción.

A continuación, zapped estos peces con la luz. Como sirvientes obedientes, un puñado de peces de forma espontánea sacudió su lado de la cruz a lado en un movimiento de natación. Un análisis más detallado llevó a los científicos a la fuente neural de este comportamiento: todos los nadadores tenían el interruptor óptico se expresa en una célula llamada neurona Kolmer-Agduhr, cuya existencia se conoce desde hace más de 75 años, pero cuya función había sido un misterio .

"Nuestra técnica nos permite identificar las partes desconocidas de los circuitos neuronales que controlan el comportamiento", dice Isacoff. "Y este enfoque puede ser ampliamente utilizado. Lo que hemos hecho con la locomoción se puede hacer con cualquier comportamiento, y en muchos sistemas biológicos. "

La investigación fue financiada en parte por la investigación que dirige el Laboratorio de Berkeley y el Programa de Desarrollo y los Institutos Nacionales de Salud Centro de Desarrollo de Nanomedicina para el control óptico de la función biológica.

Last Update: 10. October 2011 12:00

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