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Sci.Rep:上海交通大学徐天乐教授研究组发表最新研究成果

摘要 : 9月15日,《Nature》出版集团旗下子刊《Scientific Reports》上在线发表了上海交通大学基础医学院解剖学与组织胚胎学系徐天乐教授研究组的最新研究成果。

 9月15日,《Nature》出版集团旗下子刊《Scientific Reports》上在线发表了上海交通大学基础医学院解剖学与组织胚胎学系徐天乐教授研究组的最新研究成果。博士研究生曾维政和博士后刘涤石在徐天乐教授的指导下,运用光遗传技术结合活细胞荧光成像以及电生理技术研究,揭示了酸敏感离子通道(acid-sensing ion channel, ASIC)的天然配体质子的可能来源和激活机制,为认识长期困扰该领域的ASIC配体来源问题提供了新思路和实验证据。这项研究得到了科技部973项目和国家自然科学基金的资助。同时,还得到了中科院神经科学研究所刘璐博士,佘亮博士以及美国Rutgers大学伍龙军博士的合作支持。曾维政现在美国Scripps研究所从事博士后研究,刘涤石目前任职于上海交通大学医学院解剖学与组织胚胎学系。

神经元能够灵敏地感受细胞外的pH值的波动,并将这一波动转化为下游信号。这一过程的主要介导分子是神经元细胞膜上的ASIC通道。徐天乐教授研究组长期致力于ASIC通道的功能与调控机制研究。在此项新研究中,曾维政和刘涤石通过引入最新的光遗传学工具与精确可控的光电工程控件,系统分析了激活神经元ASIC主要亚型ASIC1a通道所需的质子来源和数量,发现单个细胞释放的质子即足以激活神经元自身或相邻细胞上表达的ASIC1a通道。利用pH敏感的荧光蛋白活细胞成像结合计算机建模技术,他们发现细胞间隙中的pH波动远高于细胞与基质之间的pH波动。这些结果支持脑内质子信号和ASIC1a通道在神经通讯和突触传递中具有重要作用。此外,利用相邻细胞Sniffer patch电生理记录技术,他们研究了小胶质细胞来源的质子,激活临近神经元ASIC1a的时空特征。因此,该实验结果还提示了中枢小胶质细胞和神经细胞相互作用的一种新机制。

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图注:左图,通过光学或电学刺激在时空上精确控制质子源(source)释放质子,同时运用电生理记录与活细胞荧光成像技术观察质子感受细胞(sensor)的响应,来研究神经元质子/酸感受机制;右图,激活神经元ASIC通道的可能质子来源:乳酸转运体(星形胶质细胞),突触传递(神经元)以及质子通道Hv1(小胶质细胞)(从左至右)。

原文链接:

Activation of acid-sensing ion channels by localized proton transient reveals their role in proton signaling

原文摘要:

Extracellular transients of pH alterations likely mediate signal transduction in the nervous system. Neuronal acid-sensing ion channels (ASICs) act as sensors for extracellular protons, but the mechanism underlying ASIC activation remains largely unknown. Here, we show that, following activation of a light-activated proton pump, Archaerhodopsin-3 (Arch), proton transients induced ASIC currents in both neurons and HEK293T cells co-expressing ASIC1a channels. Using chimera proteins that bridge Arch and ASIC1a by a glycine/serine linker, we found that successful coupling occurred within 15 nm distance. Furthermore, two-cell sniffer patch recording revealed that regulated release of protons through either Arch or voltage-gated proton channel Hv1 activated neighbouring cells expressing ASIC1a channels. Finally, computational modelling predicted the peak proton concentration at the intercellular interface to be at pH 6.7, which is acidic enough to activate ASICs in vivo. Our results highlight the pathophysiological role of proton signalling in the nervous system.

来源: Scientific Reports 浏览次数:0

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