هالورودوبسين

الموسوعة الحرة
هالورودوبسين
رسم كاريكاتوري للهالورودوبسين بواسطة جواهر سواميناثان وموظفي MSD في المعهد الأوروبي للمعلوماتية الحيوية
المعرفات
رمزباك_رودوبسين
انتربروسي دي 15243
سكوب28071317 / نطاق / سوبفام
قاعدة بيانات تي سي دي بي3.هـ.1.2.2
عائلة OPM6
بروتين OPM76


هالورودوبسين هو بروتين ريتينيليدين عبر أغشية يتكون من سبعة أغشية من عائلة رودوبسين الميكروبية . وهو عبارة عن مضخة أيونات يتم تنشيطها بالضوء خاصة بالكلوريد توجد في البكتيريا العتيقة المعروفة باسم هالوبكتيريا . يتم تنشيطه بأطوال موجية للضوء الأخضر تبلغ حوالي 578 نانومتر. [1] يشترك هالورودوبسين أيضًا في تشابه التسلسل مع رودوبسين القناة ، وهي قناة أيونية تعتمد على الضوء .

يحتوي الهالورودوبسين على مشتق فيتامين أ الأساسي القابل للتحول بالضوء وهو مركب ترانس- ريتينال . ونظرًا للتفاني في اكتشاف بنية ووظيفة هذا الجزيء ، فإن الهالورودوبسين هو أحد البروتينات الغشائية القليلة التي يُعرف بنيتها البلورية . يستخدم الهالورودوبسين طاقة الضوء الأخضر/الأصفر لنقل أيونات الكلوريد إلى داخل الخلية، متغلبًا على جهد الغشاء. وبجانب الكلوريدات، ينقل الهاليدات والنترات الأخرى إلى داخل الخلية. يساعد امتصاص الخلايا لكلوريد البوتاسيوم في الحفاظ على التوازن الأسموزي أثناء نمو الخلية. ومن خلال أداء نفس المهمة، يمكن لمضخات الأنيون التي تعمل بالضوء أن تقلل بشكل كبير من استخدام الطاقة الأيضية. كان الهالورودوبسين موضوعًا للكثير من الدراسات وبنيته معروفة بدقة. خصائصه مماثلة لخصائص البكتيريا الحلزونية، وتنقل مضختا الأيونات التي تعمل بالضوء الكاتيونات والأنيونات في اتجاهين متعاكسين.

يمكن العثور على أشكال الهالورودوبسين في أنواع متعددة من الهالوباكتيريا، بما في ذلك Halobacterium salinarum و Natronobacterium pharaonis . يستكشف الكثير من الأبحاث الجارية هذه الاختلافات، واستخدامها لتحليل دورة الضوء وخصائص المضخة. بعد البكتيريا الحلزونية، قد يكون الهالورودوبسين أفضل أوبسين من النوع الأول (الميكروبي) تمت دراسته. يبلغ الامتصاص الأقصى لمجمع الهالورودوبسين الشبكي حوالي 570 نانومتر.

تمامًا كما تفتح قناة الأيونات المنشطة بالضوء الأزرق channelrhodopsin-2 القدرة على تنشيط الخلايا القابلة للإثارة (مثل الخلايا العصبية وخلايا العضلات وخلايا البنكرياس والخلايا المناعية) بنبضات قصيرة من الضوء الأزرق، يفتح الهالورودوبسين القدرة على إسكات الخلايا القابلة للإثارة بنبضات قصيرة من الضوء الأصفر. وبالتالي، فإن الهالورودوبسين والقناة الرودوبسين معًا يمكّنان من تنشيط الضوء متعدد الألوان وإسكات وإلغاء تزامن النشاط العصبي، مما يخلق مجموعة أدوات قوية للهندسة العصبية. [2] [3]

تم استخدام هالورودوبسين من ناترونوموناس (NpHR) لتحقيق تثبيط إمكانات الفعل في الخلايا العصبية في الأنظمة الثديية. نظرًا لأن تنشيط NpHR بالضوء يؤدي إلى تدفق أيونات الكلوريد وهو جزء من العملية الطبيعية لتوليد فرط الاستقطاب، فإن التثبيط الناتج عن NpHR يعمل بشكل جيد للغاية في الخلايا العصبية. أظهرت قنوات NpHR الأصلية عند التعبير عنها في الخلايا الثديية ميلًا للتراكم في الشبكة الإندوبلازمية للخلايا. [4] للتغلب على مشكلات التوطين تحت الخلوية، تمت إضافة نمط تصدير ER إلى تسلسل NpHR. تم استخدام NpHR المعدل هذا (يسمى eNpHR2.0) بنجاح لدفع التعبير عالي المستوى الخالي من التجمعات عن NpHR في الجسم الحي. [5] ومع ذلك، حتى الشكل المعدل من NpHR أظهر توطينًا ضعيفًا عند غشاء الخلية . لتحقيق توطين أعلى للغشاء، تم تعديله بشكل أكبر عن طريق إضافة إشارة تصدير جولجي وإشارة نقل الغشاء من قناة البوتاسيوم (Kir2.1). أدى إضافة إشارة Kir2.1 إلى تحسين توطين NpHR على الغشاء بشكل كبير، وتم تسمية هذا الشكل الهندسي من NpHR باسم eNpHR3.0. [6]

تاريخ

تم اكتشاف الهالورودوبسين في عام 1980 في هالوباكتيريوم ساليناروم ، وهو نوع من الكائنات القديمة المحبة للملح (المحبة للملوحة) . [7]  

علم أصول الكلمات

الاسم Halorhodopsin هو من أصل يوناني، حيث نشأت البادئة halo- من ἅλς ( háls) والتي تعني "ملح" أو "بحر". [8] تنحدر اللاحقة -rhodopsin من ῥόδον ( rhódon ، "وردة")، بسبب لونها الوردي، وὄψις ( ópsis ، "إبصار"). [9]

بناء

ينطوي الهالورودوبسين في شكل حلزوني عبر الأغشية يتكون من سبعة أغشية وله بنية ثالثية مماثلة (ولكن ليس بنية التسلسل الأساسي) للرودوبسينات الفقارية، وهي الصبغات التي تستشعر الضوء في شبكية العين . [10]

التطبيقات

تم استخدام الهالورودوبسين في علم البصريات الوراثية لزيادة استقطاب (تثبيط) الخلايا العصبية المحددة . تم اقتراح علم البصريات الوراثية كنهج علاجي للحالات العصبية التي لا تكون طرق العلاج الحالية فعالة دائمًا، بما في ذلك الصرع ومرض باركنسون . [11] تم استخدام NpHR لتثبيط الخلايا العصبية المثيرة في النواة تحت المهاد للفئران المصابة بمرض باركنسون النصفي، المصابة باستخدام السم العصبي 6-OHDA . [11]

مراجع

  1. ^ "Halorhodopsin". معهد ماكس بلانك للكيمياء الحيوية . 8 أبريل 2023.
  2. ^ Zhang F, Wang L, Brauner M, Liewald J, Kay K, Watzke N, Wood P, Bamberg E, Nagel G, Gottschalk A, Deisseroth K (أبريل 2007). "الاستجواب البصري السريع متعدد الوسائط للدوائر العصبية". Nature . 446 (7136): 633– 639. doi :10.1038/nature05744. PMID  17410168. S2CID  4415339.
  3. ^ هان إكس، بويدن إي إس (مارس 2007). "التنشيط البصري متعدد الألوان، وإسكات النشاط العصبي وإلغاء تزامنه، بدقة زمنية أحادية النبضة". بلوس ون . 2 (3): e299. doi : 10.1371/journal.pone.0000299 . PMC 1808431. PMID  17375185 . 
  4. ^ Gradinaru V, Thompson KR, Deisseroth K (أغسطس 2008). "eNpHR: a Natronomonas halorhodopsin enhanced for optogenetic applications". Brain Cell Biology . 36 ( 1– 4): 129– 39. doi :10.1007/s11068-008-9027-6. PMC 2588488. PMID  18677566 . 
  5. ^ Gradinaru, Viviana; Mogri, M.; Thompson, KR; Henderson, JM; Deisseroth, K (2009). "التفكيك البصري للدوائر العصبية الباركنسونية". Science . 324 (5925): 354– 359. CiteSeerX 10.1.1.368.668 . doi :10.1126/science.1167093. PMC 6744370. PMID  19299587 .  
  6. ^ جرادينارو، فيفيانا؛ فينج زانج؛ تشارو راماكريشنان؛ جوانا ماتيس؛ روهيت براكاش؛ إيلكا ديستر؛ إينبال جوشين؛ كيمبرلي ر. تومسون؛ كارل ديسيروث (2010). "النهج الجزيئية والخلوية لتنويع وتوسيع علم البصريات الوراثية". Cell . 141 (1): 154– 165. doi :10.1016/j.cell.2010.02.037. PMC 4160532. PMID  20303157 . 
  7. ^ ماتسونو ياجي، أكيمي؛ موكوهاتا، ياسو (1980-01-01). "تخليق ATP مرتبط بامتصاص البروتون المعتمد على الضوء في سلالة حمراء متحولة من Halobacterium تفتقر إلى البكتريا الحلزونية". أرشيف الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية . 199 (1): 297-303 . doi :10.1016/0003-9861(80)90284-2. ISSN  0003-9861.
  8. ^ "halo-"، ويكاموس ، 2023-03-17 ، تم الاسترجاع 2023-04-08
  9. ^ "رودوبسين"، ويكاموس ، 2023-03-05 ، تم استرجاعه في 2023-04-08
  10. ^ "Halorhodopsin". معهد ماكس بلانك للكيمياء الحيوية . 8 أبريل 2023.
  11. ^ ab Ji, Zhi-Gang; Ishizuka, Toru; Yawo, Hiromu (2013-01-01). "Channelrhodopsins—Theire possible in gene therapy for neurological disorders". Neuroscience Research . Photo-transduction proteins and their optogenetic applications in neuroscience. 75 (1): 6– 12. doi :10.1016/j.neures.2012.09.004. ISSN  0168-0102.
  • مجموعة علم الأعصاب الاصطناعي، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: الهالورودوبسين يتوسط إسكات الخلايا العصبية بصريًا
  • هالورودوبسين في المكتبة الوطنية الأمريكية للطب - العناوين الطبية (MeSH)
  • مركز موارد البصريات الوراثية
  • OpenOptogenetics.org، ويكي مفتوحة حول علم البصريات الوراثية.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=هالورودوبسين&oldid=1246504348"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate