Gorostiza, 2012

Control celular mediante Luz -Gorostiza

Uso de la luz como herramienta de investigación y manipulación.

Ventajas:

-Atraviesa con facilidad los tejidos y no los altera (no es invasiva)

-Proporciona elevada resolución espacial y temporal.

-Permite introducir elementos que interaccionen con la luz de forma específica (estructuras fotosensibles).

CONTROL REMOTO

En el caso de la manipulación, la luz permit controlar de forma remota la actividad de moléculas fotosensibles (proteínas, células individuales y circuitos celulares). Mediante estas técnicas el experimentador puede alterar la concentración de señalizadores intracelulares escenciales como el calcio, etc; puede provocar o impedir el ensamblaje de proteínas necesarias para determinadas funciones celulares; o puede regular a voluntad el potencial de membrana de las células mediante el flujo de protones, sodio, potasio y cloruro.

Potencial de membrana > actividad eléctrica de las neuronas > la luz permite estimular o inhibir la generación de impulsos nerviosos.

Cuando el control remoto de la actividad neuronal se restringe a un determinado circuito neuronal, la tarea de la que este se ocupa queda bajo el control de la luz.

*Como que si la actividad es muy específica, se puede controlar con mayor presición*

Se han realizado experimentos fisiológicos en animales vivos > moscas, ratones, ratas y monos.

FOTOSENSIBILIZACIÓN

Existen variadas estrategias para dotar de sensibilidad lumínica a las proteínas implicadas en un proceso biológico > presencia de moléculas que al absorber luz pueden cambiar reversiblemente de forma > o pueden romper irreversiblemente enlaces químicos

Según cuál sea la interacción entre la molécula fotosensible y su proteína diana > proteínas fotosensibiles naturales > proteínas fotosensibilizadas químicamente > biolgandos fotosensibles.

Proteínas fotosensibles naturales > estructura fotosensible la produce el propio organismo y se halla asociada a la proteína > canalrrodopsina-2 (activar con luz) halorrodopsina (inhibir con luz) > respuesta eléctrica de la neurona > optogenéticas.

Proteínas fotosensibilizadas químicamente >molécula fotosensible sintética y se une permanentemente a la proteína mediante una reacción química > estrategia que puede considerarse una forma de nanoingeniería de proteínas > permiten controlar con luz la actividad neuronal y el comportamiento animal.

Bioglandos fotosensibles > pequeñas moléculas sintéticas que se difunden libremente y actúan a modo de ligandos y moduladores de proteínas uniéndose a ellas > ej: ligandos enjaulados, que liberan sustancias activas al fotodescomponerse y que permitieron por primera vez manipular mediante luz el comportamiento de animales > otros bioglandos expermentan cambios de forma reversible con la luz > alteran el efecto que ejercen sobre sus proteínas dianas > fármacos fotorregulables tienen un gran potencial terapéutico > pioneros del campo de la optofarmacología.

"En nuestro laboratorio..." estamos desarrollando bioglandos fotosensibles y técnicas de fotosensibilización de proteínas que permiten controlar con luz los dos procesos fundamentales de la neuro transimisión: endocitosis (formación de vesículas hacia el interior de la neurona) y la exocitocis (liberación de la hendidura sináptica del contenido de las vesículas).

Endocitocis > se controla mediante inhibidores fotosensibles del ensamblaje y la escisión de vesículas endocíticas.

Exocitosis > regulada por el calcio > se modula a través de canales iónicos permeables a calcio fotosensibilizados.

Esta

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