Araştırmacılar, yeni bir optogenetik araç kullanarak; nöral hücrelerde başarılı bir şekilde serotonin reseptörü sinyallerini kontrol etmiş, çoğaltmış ve görselleştirmiştir. Bunun için gözdeki ışığa duyarlı membran reseptörünü, yani melanopsini değiştirdiler. Sonuç olarak, alıcıyı ışık kullanarak açıp kapatabildiler; aynı zamanda hücrede spesifik sinyal yolları aktifleştirildiyse, floresans ile belirten bir sensör gibi davrandı. Sensör ayrıca, nörotransmiter serotonine duyarlı olan nöral hücrelerde bu alanlara göç etmek için özel olarak tasarlanmıştır. Dennis Eickelbeck ve Profesör Stefan Herlitze başkanlığındaki Bochum Ruhr Üniversitesi ekibi 14 Şubat 2019’da Nature Communications Biology dergisindeki projesini anlattı.
Melanospin, hücrelerdeki spesifik sinyal yollarını kontrol edebilen bir G-proteinli reseptördür. Daha önceki çalışmalarda, Bochum’daki Genel Zooloji ve Nörobiyoloji Bölümündeki ekip, alıcıyı optogenetik bir araç olarak kullanmıştı. Reseptörü değiştirdikten sonra, biyologlar mavi ışıkla açıp sarı ışıkla kapatabildiler. Böylece, ışık kullanarak sinir hücrelerinde çeşitli G-protein bağlantılı sinyalleşme yollarını aktive edebilirler.
Mevcut çalışmalarında, araştırmacılar aracı optimize etmiş ve bir G-protein bağlı sinyal yolunun açık olup olmadığını belirten bir sensöre dönüştürmüştür. Buradaki ipucu: Böyle bir sinyal yolu aktive edildiğinde, hücrede kalsiyum iyonlarının konsantrasyonu artar. Araştırmacılar, hücrede kalsiyum konsantrasyonunda bir artışın ardından floresans yoğunluğu artan bir kalsiyum gösterge proteini ile melanopsini eritmiştir. Yeşil ışık böylece bir G-protein bağlı sinyal yolunun aktif olduğunu gösterdi.
Daha sonra, biyologlar sensörlerine iki fonksiyon daha eklediler; kalsiyum-melanopsin-lokal-sensörü, kısaca Camello. Sürekli olarak kırmızı flüoresans yayan ikinci bir flüoresan proteini entegre etmişlerdir. Kırmızı ışığın izlenmesi ile bir sinyal yolunun açılıp açılmadığına bakılmaksızın hücrelerde algılayıcıyı tam olarak belirleyebildiler. Böylece kırmızı ışık, Camello sensörünün mevcut olduğunu gösterirken, ek bir yeşil ışık, aktif sinyalleşme yollarına sahip olduğunu gösterdi.
Son olarak, araştırmacılar Camello’ya bir serotonin reseptörü parçası ekledi. Sensör; serotonin reseptörlerinin doğal olarak meydana geldiği hücrenin bölgelerine değiş tokuş yapıldı.
Dennis Eickelbeck: “Serotonin, merkezi sinir sistemindeki sayısız sürece dahil olduğundan, depresyon, şizofreni, anksiyete ve migren gibi birçok rahatsızlıkta da önemli bir rol oynar. İlgili alıcıların taşınması, yerelleştirilmesi ve faaliyeti ile ilgili ayrıntılı araştırmaları kolaylaştırarak, aracımızın bu hastalıkların altında yatan mekanizmaları anlamamıza yardımcı olacağını umuyoruz.”
