Vylepšený enzym luciferáza pomáhá studovat neurony

Světlušky a další tajuplně světélkující tvorové na souši, ve vzduchu i v oceánu vytvářejí světlo díky chemické reakci, kterou katalyzuje enzym s úžasným jménem – luciferáza. Vědci z Vanderbiltovy univerzity si luciferázu vypůjčili, upravili a vyrobili s její pomocí světélkující mozkové neurony. 

Proč by měly neurony světélkovat? Není v tom nic záhadného, světélkující neurony v komplexních neurálních sítích se budou vědcům lépe studovat. Soudobé metody využívají ke sledování jednotlivých neuronů postupy založené na elektřině. Nefungují špatně, ale mají jedno zásadní omezení – mohou v jednu chvíli sledovat jen velice omezený počet mozkových neuronů. A průměrný lidský mozek jich přitom má nějakých 86 miliard. Geneticky vylepšená luciferáza nabízí obstojné řešení. Díky tomuto enzymu lze současně sledovat celé stovky neuronů.

Badatelé k tomuto řešení došli spojením poznatků o bioluminiscenci, získaných výzkumem jednobuněčných zelených řas chlamydomonád, s bouřlivě se rozvíjející optogenetikou, čili souborem technik, které se věnují ovládání buněk v živých tkáních pomocí světla.

Ve vizualizaci buněk a tkání se obvykle využívá fluorescence. Podle vedoucího výzkumu Carla H. Johnsona jsou ale fluorescenční metody a optogenetika v zásadním nesouladu. Jak fluorescence, tak optogenetika totiž potřebují vnější zdroj světla a jeho působením se navzájem ovlivňují. Bioluminiscence je geniální v tom, že funguje v naprosté tmě.

Johnson a jeho kolegové vzali luciferázu z jednoho korýše a geneticky ji upravili tak, aby spustila světélkování, když se setká s vápenatými ionty. V neuronech za klidového stavu prakticky žádné vápenaté ionty nejsou. Když ale do neuronu dorazí nervový signál, tak ho zaplaví vápenaté ionty a to spustí GM luciferázu Johnsona a spol. Badatelé tak mohou sledovat aktivaci jednotlivých neuronů monitorováním koncentrace vodíkových iontů.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka, Ph.D.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Více informací najdete zde: