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Hay una Nueva Manera De Explorar los Secretos de la Biología

hay una nueva manera de explorar los secretos de la biología. Con un destello de la luz, los científicos del Ministerio de los E.E.U.U. de Laboratorio Nacional de Lorenzo Berkeley de la Energía y la Universidad de California, Berkeley pusieron a cero hacia adentro en el tipo de célula de los nervios ese mandos nadando en zebrafish larvales.

Usando las proteínas luz-activadas innovadoras y las técnicas de la expresión génica, los científicos zapped varios zebrafish con un pulso de luz, e iniciaron una acción de la natación en un subconjunto del pescado que fue rastreado a la neurona que impulsa el movimiento de lado a lado de sus planos de deriva de cola.

La técnica detrás de esta búsqueda del aguja-en-pajar para las raíces de los nervios de un comportamiento específico podría convertirse en una manera potente de aprender cómo los sistemas biológicos trabajan. La proteína luz-activada podría también convertirse en una herramienta práctica en el campo de la biología sintetizada, en el cual los científicos intentan determinar una red útil de proteínas en un microbio e importarla en otro microbio - un método se podría utilizar para optimizar el revelado de combustibles biológicos y de terapias enfermedad-que luchaban, para nombrar algunas aplicaciones. Su trabajo se publica en la aplicación de Sept. del 17 la Naturaleza del gorrón.

“Ésta es una manera muy única de llegada una célula individual: comenzando con el comportamiento controla,” dice Ehud Isacoff, biofísico que lleve a cabo citas comunes con las Ciencia Biológicas Físicas del Laboratorio de Berkeley y las Divisiones de las Ciencias Materiales y el Departamento de Uc Berkeley de Molecular y de la Biología Celular. La investigación es una colaboración en curso entre Claire Wyart, científico en el laboratorio de Uc Berkeley de Isacoff, Filippo Del Bene del laboratorio de Uc San Francisco de Herwig Baier, y Dirk Trauner de la Universidad de Munich.

Actualmente, los científicos determinan a menudo la función de una neurona vía la correlación. Si un grupo de neuronas activa cada vez un animal realiza cierto comportamiento, después las ocasiones son el mando de esas neuronas que comportamiento. Lo mismo va si se rompen las neuronas: si el comportamiento para, entonces el mando probable de las neuronas afectadas él.

“Solamente queremos movernos más allá de la correlación y probar real causalidad,” dice Isacoff. “Queremos jugar un comportamiento de nuevo al sistema nervioso y determinar las neuronas individuales que son directamente responsables. Y esto ha sido muy difícil de hacer hasta ahora.”

El clave al éxito de los científicos es una proteína artificial, luz-activada que desarrollaron hace unos años. La proteína se puede genético dirigir para expresar en la neurona o el otro tipo de célula y de función como interruptor óptico. Zap la proteína con un color de la luz, y enciende y activa su neurona del ordenador principal. Zap lo con otro color de la luz, y apaga y la neurona llega a estar inactiva.

Para probar la proteína luz-activada, Isacoff y los colegas la utilizaron para explorar para la célula que impulsa el circuito de los nervios que media la natación en zebrafish larvales.

Primero, ella expresó aleatoriamente la proteína en el genoma de centenares de zebrafish larvales. Algunos interruptores luz-activados surgieron en células musculares, algunas en células de hueso, y algunas en el sistema nervioso central.

Después, eligieron solamente esos pescados en los cuales la proteína luz-activada fue expresada en células de los nervios en la médula espinal, algunos de los cuales se saben para controlar la locomoción.

Entonces zapped estos pescados con la luz. Como criados obedientes, un puñado de pescados chasqueó espontáneamente sus colas echa a un lado para echar a un lado en un movimiento de la natación. El análisis Adicional llevó a los científicos a la fuente de los nervios de este comportamiento: todos los nadadores hicieron el interruptor óptico expresar en una célula llamada la neurona de Kolmer-Agduhr, cuya existencia se ha sabido por más de 75 años, pero cuya función había seguido siendo un misterio.

“Nuestra técnica permite que determinemos las piezas previamente desconocidas de los circuitos de los nervios que controlan un comportamiento,” dice Isacoff. “Y esta aproximación puede ser utilizada ampliamente. Qué hemos hecho con la locomoción se puede hacer con cualquier comportamiento y en muchos sistemas biológicos. “

La investigación fue financiada en parte por Programa Dirigido de la Investigación y desarrollo del Laboratorio de Berkeley y los Institutos Nacionales del Centro de Desarrollo de Nanomedicine de la Salud para el Mando Óptico de la Función Biológica.

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