光遗传学概述VIP免费

L/O/G/O精选2021版课件1光遗传学精选2021版课件2目录光遗传学的定义和基本原理光遗传学的研究内容光遗传学的发展光遗传学的应用前景4123精选2021版课件3光遗传学的定义和基本原理遗传学光学基因工程通过基因工程技术使受体细胞产生视蛋白，来实现对细胞的光学控制，即通过光来激活或抑制某种细胞从而明确其功能。光遗传学精选2021版课件4光遗传学上控制细胞功能的步骤•可以是天然蛋白(如视紫红质蛋白)，也可以是经化学修饰后的对光敏感的人工改造蛋白•通过转染、病毒转导或构建转基因动物等方式将编码这些视蛋白的基因输送进目的细胞•时间上的调控是利用持续光源搭配高速快门、快速转换的LED或单光子激光扫描显微镜等进行宽视野照射来达到目的•空间上的调控是通过选择性的照射细胞局部的方法实现的•电极是一种常用的膜电位监测工具•也可利用各种依赖荧光生物感受器来检测输出信号•对于生物体也可检测行为改变寻找合适的视蛋白往受体细胞内输送视蛋白基因对光信号进行时空调控收集输出信号，读取结果光遗传学的定义和基本原理精选2021版课件5光遗传学的定义和基本原理视蛋白：实现光开关的关键部分，它充当着离子通道或离子泵的角色盐视紫红质(NpHR)离子泵，氯离子内流，引起超极化通道视紫红质(ChR)阳离子内流引起去极化Ⅱ型视蛋(optoXR)必须偶联到一种转导蛋白上才能实现对光反应。一般用来调控信号通路。哺乳动物视网膜上的视紫红质就是此类蛋白。细菌视紫红质(BR)质子泵，质子外流，引起超极化精选2021版课件6光遗传学的定义和基本原理[Imageinformationinproduct]Image:www.openas.comNotetocustomers:ThisimagehasbeenlicensedtobeusedwithinthisPowerPointtemplateonly.Youmaynotextracttheimageforanyotheruse.光遗传学是一种将遗传学和光控技术结合的新的学科门类。精选2021版课件7光遗传学的定义和基本原理细胞信号通路的调控细胞信号通路的调控其一般性原理是制作嵌合体(chimera)，一方面是脊椎动物的视紫红质，另一方面是通常的、配基耦合的G蛋白偶联受体(GPCR)。这样组合以后．GPCR就相当于单成分的神经调控工具。这种II型融合蛋白称为optoXR，可用以对细胞内信号传导过程进行光学调控，其时间分辨率足以允许应用于自由运动小鼠行为状态下的神经元活动。运用这种方法可以实现多巴胺受体的、5一羟色胺受体的、肾上腺素受体的作用，从而在神经传递的调制中发挥重要作用精选2021版课件8光遗传学的研究内容作为光遗传学的重要工具，寻找符合要求且效率高的视蛋白十分重要。光遗传学的方法不仅可以用来研究神经细胞，也能用来研究其他细胞的功能。研究神经细胞的功能是控制大脑的必经之路，另外了解并控制其功能有望治愈多种神经方面的疾病。研究和改造各种视蛋白研究心脏细胞干细胞等功能研究神经回路和功能精选2021版课件9光遗传学技术研究范围扩大光操控用于哺乳动物KarlDeisseroth光遗传学的发展微生物视蛋白用于光操控KarlDeisseroth发现细菌视紫红蛋白WaltherStoeckenius1971200520072010光遗传学发展的时间轴精选2021版课件10光遗传学的发展精选2021版课件11光遗传学的发展精选2021版课件12光遗传学的应用前景光遗传学的应用范围•利用光遗传学技术解释某些生物现象•利用光遗传学技术对哺乳动物行为进行调控靶向研究不同种类细胞的生命活动和功能改善或治愈某些因神经系统功能障碍所引起的疾病神经生物学神经生物学分子生物学分子生物学医学医学精选2021版课件13光遗传学的应用前景解释某些生物现象在转基因小鼠中双重组ChR2和eNpHR后的一系列细胞神经元（例如下丘脑分泌素细胞、蓝斑核去甲肾上腺素激活神经元、VTA腹侧被盖区多巴胺神经元、棘神经元以及类胆碱能中间神经元）可以利用光波对这些神经元的活性进行精确控制；该技术的可控性已经应用到小鼠的睡眠与觉醒、多巴胺上瘾机制、奖赏机制以及可卡因依赖症等诸多方面，并取得了突破性进展。2005年Nagel等发现被ChR2重组的线虫，其肌肉壁运动神经元和动力感觉神经元的活性是可控的在斑马鱼躯体感觉神经元中的重复实验也表明，光激活下该神经元的反应驱动斑马鱼产生的游泳行为与通常的逃避...