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    syuan明郭和李礼

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突触内技术可以像单个蛋白

研究人员在澳门太阳城最新网站和澳门太阳城最新网站和哈佛大学的Broad研究所发明了一种新的方式,在高分辨率图像快速突触蛋白。使用荧光核酸探针,它们可以标记和图像包含数千突触神经元样本中多达12个不同的蛋白质。

快速成像方法可能有助于揭示如自闭症条件如何影响脑细胞。


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萨拉·麦克唐纳
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我们的大脑突触包含万亿 - 这传递的信息从神经元的神经元的连接。这些突触内数百个不同的蛋白质,这些蛋白质的功能障碍可导致如精神分裂症和自闭症的条件。

研究人员在澳门太阳城最新网站和澳门太阳城最新网站和哈佛大学的Broad研究所现在已经发明了一种新的方式以高分辨率图像很快这些突触蛋白。使用荧光核酸探针,它们可以标记和图像不同的蛋白质的数量不受限制。他们证明在一个新的研究中,他们成像包含数千突触细胞样品在12种蛋白质的技术。

“复用的成像是非常重要的,因为有突触和细胞之间那么多的变化,即使在相同的大脑,”马克洗澡,生物工程的澳门太阳城最新网站的副教授说。 “你真的需要在蛋白质同时看样品中明白了什么不同的突触的亚群的样子,发现新类型的突触,并了解如何变化影响遗传他们。”

研究人员计划利用未来这种技术来研究时,他们阻止与特定疾病相关基因的表达发生了什么突触,在开发能够扭转这些影响的新疗法的希望。

洗澡,杰夫·科特雷尔,在Broad研究院斯坦利中心精神病学的研究转化研究部主任,是研究,今天出现在高级作者 自然通讯。论文的主要作者是前博士后syuan明国和雷米韦内齐亚诺,前研究生西蒙g要么donov,和以前的研究科学家李力。

与脱氧核糖核酸成像

突触蛋白具有多种功能。其中许多有助于形成突触的支架,其参与分泌神经递质和处理输入信号。而突触包含数百个这些蛋白质的,常规荧光显微镜在时间限定于成像至多四个蛋白质。

提高这个数字,MIT的研究小组开发了一种基于称为DNA漆现有方法的新技术。使用这种方法,最初由生物化学的马克斯普朗克研究所的拉尔夫·容曼设计,研究者标记蛋白质或用DNA抗体探测感兴趣的其他分子。然后,通过提供结合至该DNA的抗体探针的荧光脱氧核糖核酸“寡”他们图像每种蛋白质。

脱氧核糖核酸链彼此具有固有的低亲和力,所以它们结合并周期性地解除绑定,创造了闪烁荧光可以使用超分辨率显微镜进行成像。然而,成像每种蛋白质大约需要半小时,使之成为不切实际的大样本中成像的许多蛋白质。

洗澡和他的同事们着手创建一个更快速的方法,使他们分析在短时间内样本的数量巨大。实现这一目标,他们改变了DNA染料成像探头,这样它会更紧密地与脱氧核糖核酸结合的抗体,使用所谓的锁核酸。这给出了一个更亮的信号,所以成像可以更迅速地完成,但稍低的分辨率。

“当我们做对神经元的单井12或15种颜色,整个实验需要一个小时,过夜为相当于超分辨率相比,”洗澡说。

研究人员用这种技术来标记在突触发现有12种不同的蛋白质,包括骨架蛋白,与细胞骨架相关的蛋白质,和已知标记兴奋或抑制突触蛋白。他们看着是SHANK3,已链接到两个支架蛋白的蛋白质之一 自闭症精神分裂症.

在成千上万的神经元分析蛋白质水平,研究人员能够确定往往相互往往比其他人联系起来,并学习突触它们所包含的蛋白质是如何不同而变化的蛋白质组。这方面的信息可以用来帮助分类突触为亚型可能有助于揭示它们的功能。

“抑制和兴奋是规范突触类型,但据推测,有突触的众多不同的亚型,周围没有什么这些都是任何真正的共识,”洗澡说。

了解疾病

研究人员还发现,他们可以测定突触蛋白水平的神经元与化合物称为河豚毒素(TTX),这加强突触连接处理后发生变化。

“使用传统的免疫荧光,通常可以从同一样品中的三个或四个目标中提取信息,而是用我们的技术,我们能够扩大这一数字到12个不同的目标,在同一样品中。我们采用这种方法检测发生在与河豚毒素治疗突触重塑,和我们的发现印证了揭示突触蛋白的协调上调下面河豚毒素治疗前期工作,”埃里克·丹尼尔森,澳门太阳城最新网站的资深博士后谁是该研究的作者说。

现在研究人员正在使用这种技术,称为棱镜,研究如何突触的结构和组成撞倒一组先前报道以赋予精神疾病的发展遗传风险基因的影响。与疾病如孤独症和精神分裂症测序人基因组揭示数以百计的疾病相关的基因变异,而对于大多数的变种,科学家们不知道他们对疾病如何促进。

“使用这种方法,我们希望提供的突触组织,并与这些基因有关的疾病共同作用的变化更详细的介绍,”卡伦·佩雷斯·阿尔塞,广泛研究所的科学家和研究报告的作者说。

“理解遗传变异影响神经元的大脑发育,以及它们的突触结构和功能如何,是神经科学和了解这些疾病是如何产生的一个巨大的挑战,”洗澡补充道。

这项研究是由美国国家卫生机构,包括美国国立卫生研究院大脑倡议,国家科学基金会,霍华德休斯医学研究所教授西蒙学者计划,开放的慈善项目,美国资助陆军研究实验室,纽约干细胞基金会罗伯逊奖,史丹利中心精神病学的研究。

论文的其他作者包括澳门太阳城最新网站的研究科学家德米安公园,前澳门太阳城最新网站研究生安东尼kulesa和澳门太阳城最新网站博士后埃克基督教wamhoff。保罗·布莱尼,生物工程副教授和Broad研究所的成员,爱德华·博伊登中,y。 EVA谭教授在神经技术和和脑与认知科学的生物工程副教授,也是该研究的作者。


主题: 研究, 生物工程, Broad研究所, 工程学院, 神经科学, 脱氧核糖核酸, 突触, 成像, 美国国立卫生研究院(NIH), 美国国家科学基金会(NSF)

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