La optogenética utiliza la luz para controlar los procesos cerebrales. Se basa en proteínas controladas por la luz como la canalrodopsina-2, un canal iónico que se abre cuando está expuesto a la luz, activando así los procesos celulares. Los investigadores ahora han arrojado luz sobre su modo deacción.
Enorme potencial terapéutico
Los investigadores consideran que la optogenética tiene un enorme potencial terapéutico. "Es factible que se pueda usar la luz para hacer que las personas ciegas vean o para tratar la parálisis agitada en pacientes con Parkinson", explica Klaus Gerwert.
Descubierto por Peter Hegemann, la canalrodopsina-2 es la proteína central activada por la luz en la optogenética. Si este canal iónico se aplica a las células nerviosas, los canales pueden abrirse mediante la luz, activando así la célula.
En el pasado, los científicos no podían ponerse de acuerdo sobre cómo se activa el canal. "Pero es precisamente la comprensión de las reacciones moleculares en la proteína y de la conductividad iónica resultante de lo que es esencial para optimizar la proteína para sus aplicaciones potenciales".dice Gerwert.
dos caminos paralelos
Con fuerzas unidas, los investigadores de Bochum y Berlín descubrieron cómo se activa el canal en detalle. Al combinar la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier resuelta en el tiempo, las simulaciones biomoleculares y los experimentos electrofisiológicos, demostraron que la fotoexcitación desencadena dos estructuras diferentes, yno, como se suponía anteriormente, solo uno. Uno de ellos da como resultado la activación de canal requerida que se usa en optogenética. La ruta paralela proporciona simplemente una corriente de protones débil; sin embargo, cuanto mayor es la exposición, más gana ventaja y suprime la ventaja.activación de canal requerida. En consecuencia, la herramienta optogenética pronto comienza a perder su efectividad. "Si bloqueamos la ruta paralela no deseada mediante la implementación de un diseño específico de proteínas, podríamos optimizar la herramienta optogenética considerablemente", concluye Gerwert.
Al realizar una investigación sobre la canaldodopsina, los investigadores con sede en Bochum se basaron en su amplia experiencia con respecto al mecanismo de la bomba de protones impulsada por la luz bacteriorrodopsina, que resolvieron en detalle hace varios años ". Al igual que en la bacteriorrodopsina, las moléculas de agua unidas a las proteínas jueganun papel crucial en la conductividad de protones ", explica Klaus Gerwert.
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Materiales proporcionado por Ruhr-Universidad Bochum . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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