کنترل سلولهای عصبی با کمک نور: این مورد با اپتوژنتیک ممکن شده‌است. اپتوژنتیک امکان مواردی چون بررسی فرآیندهای عصب- زیست شناسی را با دقت مکانی و زمانی بی‌نظیری فراهم می‌آورد. ابزار کلیدی اپتوژنتیک، پروتئینی بنام Channelrhodopsin است که با نور فعال می‌شود. اکنون متخصصان بیوفیزیک از دانشگاه Bochum و دانشگاه Berlin با رویکردی چند رشته‌ای موفق به یافتن توضیحی در مورد switching mechanism (مکانیسم باز و بسته شدن این پروتئین) شده‌اند. محققان نتایج پژوهش خود را در نشریه‌ی the Journal of Biological Chemistry منتشر می‌کنند.
توزیع مجدد مولکولهای آب
تاکنون اطلاعات اندکی در مورد عملکرد Channelrhodopsin بخصوص نحوه باز شدن آن در دسترس بود. با این حال یافته‌های عمیق‌تر، پیش نیازی برای کنترل این پروتئین با نور بخصوص بمنظور کاربردهای عصب- زیست شناسی محسوب می‌شوند. با رویکردی جدید و چند رشته‌ای، دانشمندان دانشگاه Bochum به رهبری پروفسور کلاوس گرورت و همکارانی از دانشگاه برلین، قادر به روشن ساختن switching mechanism هستند. نتیجه: تغییری که در سطح بار آمینواسید گلوتامات ۹۰ (E90) توسط نور ایجاد می‌شود، نفوذپذیری زیادی به مولکولهای آب پدید می‌آورد؛ این رخداد این امکان را فراهم می‌آورد تا پروتئینها بصورت هدفمند یونها را به درون غشای سلول انتقال دهند.
سه متد ادغام شدند
با استفاده از اسپکتروسکوپی مادون قرمز (که در طی زمان پیشرفت کرده‌است)، جن کوهن و دکتر اریک فریر، متخصصان بیوفیزیک، برای اولین بار توانسته‌اند نشان دهند که این کانال توسط دپروتونه شدن (از دست دادن یون هیدروژن) آمینواسید گلوتامات ۹۰ (E90) باز می‌شود. در ضمن، مطالعات الکتروفیزیولوژیک محققان دانشگاه Berlin تایید می‌کند که جهش در این آمینواسید منجر به تغییر در هدایت یونها توسط Channelrhodopsin می‌شود. کریستین آیزنهاور و دکتر استفان ولف، از دپارتمان بیوفیزیک، با استفاده از ابرکامپیوترها به شبیه سازی نحوه بازشدن کانال توسط دپروتونه شدن گلوتامات و نفوذ آب به آنها پرداختند.
اندکی پس از انتشار اولیه نتایج توسط دانشگاه Bochum، محققان ژاپنی ساختار سه بعدی یک Channelrhodopsin را در نشریه Nature منتشر کردند.
دکتر کلاوس گرورت گفت: “مطالعه روی ساختار (این پروتئین)، شبیه سازی زیست مولکولی ما و نقش کلیدی E90 ذر switching کانال را تایید می‌کند؛ بهمین دلیل به مطالعات برجسته خود در زمینه بین‌المللی افتخار می‌کنیم.”
مقاله مرتبط: نحوه عملکرد Channelrhodopsin-2 رمزگشایی شد!
