Proteína de alga en neuronas de gusano permite controlarlo remotamente con luz
En general, la información detallada acerca de la actividad y la función de neuronas específicas durante comportamientos particulares ha sido difícil de lograr en animales no diseccionados.
Los investigadores, de la Universidad Goethe en Frankfurt y del Instituto Max Planck de Química Biofísica, utilizaron una proteína fotosensible del alga verde Chlamydomonas reinhardtii. Esta proteína, canalrodopsina-2 (ChR2), se ubica en las membranas celulares, en puertas por donde fluyen ciertos iones de un lado a otro de la membrana. Llamadas proteínas de canal, tienen un papel fundamental en la actividad de neuronas y células musculares, y mientras algunas proteínas de canal son sensibles a productos químicos o señales eléctricas, las ChR2 y sus parientes están controladas directamente por ciertas longitudes de onda de luz, haciéndolas ideales para el control remoto en el laboratorio.
En sus experimentos, los investigadores se valieron de la fotosensibilidad de la proteína de canal algal introduciendo la expresión de una forma modificada de ChR2 en neuronas y células musculares del C. elegans. Los investigadores encontraron que cuando esta forma de ChR2 se expresaba en células musculares, la activación de la proteína por luz azul bastaba para causar una fuerte contracción muscular. Comprobaron que la contracción muscular ocurría de modo simultáneo a la proyección de luz.
Los investigadores procedieron a demostrar que la expresión de la ChR2 diseñada en neuronas mecanosensoriales, que responden al contacto activando un reflejo de retroceso, fue suficiente para incitar ese comportamiento en respuesta a la exposición a luz azul. De hecho, la expresión de ChR2 en neuronas mecanosensoriales permitió que ocurriera el comportamiento (en respuesta a la luz) incluso en gusanos mutantes deficientes en el canal iónico que normalmente media el comportamiento de retroceso en respuesta al contacto.
Los investigadores realizaron experimentos electrofisiológicos para demostrar que los efectos que observaron fueron ciertamente debidos al flujo interior de iones causados por la activación de la proteína ChR2 por la luz; este flujo iónico interior persistió durante la duración de la exposición a luz azul.
Trabajos futuros incluirán estudios de ChR2 o proteínas relacionadas que son sensibles a diferentes longitudes de onda de luz, permitiendo el control remoto de neuronas y células musculares diferentes en un animal individual. Estos avances ayudarán a comprender el complejo sistema de control que subyace en los comportamientos complejos.
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