离子通道研究首先要进行全脑模拟

 tianxiadiyi   2019-08-19 18:21   62 人阅读  0 条评论
神经元和肌肉细胞表面的毛孔控制着你的每一个思想,运动; 你的心跳得很厉害。毛孔的行为方式 - 根据电压开启,关闭或锁定一小段时间(失活) - 形成离子在细胞表面移动的信号。 EPFL蓝脑计划的研究人员首次绘制了这些电压门控离子通道中最大家族的行为:Kv通道。 发表于细胞神经科学的前沿,并作为原始数据免费在线提供,他们的开创性工作将为虚拟药物发现提供动力 - 并且他们希望,这是第一次全脑模拟。 数字大脑的数据 成千上万的研究通过测量离子在受控电压下穿过微小细胞膜的运动,探测了各种细胞中Kv通道的行为。在Blue Brain项目的早期阶段,神经科学家Rajnish Ranjan博士的任务是根据这些研究对Kv通道的行为进行建模,以用于其大脑模拟。 “令我惊讶的是,尽管有30年的研究没有提供原始数据,”新研究的第一作者Ranjan回忆道。 即使是已发布的处理数据也反映了研究协议的狂野西部,结果不一致且不兼容。许多Kv通道几乎没有或从未研究过,而且至关重要的是,全体范围内缺乏接近体温的研究。 “接近体温,脂肪细胞膜软化并从记录仪器上滑落。因此,几乎所有研究都是在室温下进行的,”Ranjan解释说。 没有数据 - 没有通道模型 - 没有大脑模拟。如果Blue Brain团队取得成功,他们需要记录他们自己的Kv频道数据 - 三十年的价值。 从寒冷中引入离子通道研究 幸运的是,Blue Brain团队包括一个离子通道记录机器人。通过自动记录,这使他们能够以绝对的速度和尝试次数克服接近体温的高故障率。 结果是所有Kv通道(或任何离子通道系列)的行为的第一个映射。该地图轮流调和,强化和反驳过去三十年的Kv频道研究。 “在标准条件下和大样本量下,Kv通道的行为在细胞系和物种之间基本保持一致。正如预期的那样,定量地,Kv通道在35°C时比在25°C或15°C时更快地激活和灭活。 “最新的发现是,Kv通道在15°C到25°C到35°C之间的表现非常不同。” 例如,一些通道仅在较高温度下失活,因此尽管在室温下进行了数千次研究,但之前错误地将其视为非灭活。其他人则表现出一种新型的延迟失活。更令人惊讶的是,一些渠道似乎随意地改变了他们的行为 - 虽然原因不明,但可能会成为先前研究之间的一些不一致的基础。 “我们在35°C时发现的质量差异显然需要进一步测试,”Ranjan说。 特别是,该团队的方法应该应用于系统地研究存在已知调节剂的Kv通道行为 - 如蛋白质信号,分子伴侣和锚 - 或遗传通道变体。 除此之外,Blue Brain已经开始着手绘制其他电压门控离子通道的行为,包括允许Na +或任何正离子穿过细胞膜的离子通道。最终,他们将需要所有这些来构建大脑的数字副本。 Channelpedia 然而,这些发现的重要性比Blue Brain雄心勃勃的全脑模拟更为直接。研究数据将使各地的研究人员能够开发自己的改进的Kv通道模型 - 例如,在药物发现中很有用。 “我们为映射Kv通道的行为而建立的数据和方法可用于系统地筛选候选药物对通道行为的潜在积极或有害影响,”Ranjan建议道。 为此,该研究团队提供了对超过9,000个单元的百万以上Kv频道录音的开放访问,以及其他频道不断增长的数据集。这些可以在名为Channelpedia的专用wiki平台上公开下载。 “任何人都可以在线访问Channelpedia并做出贡献,”Ranjan强调说。“我们鼓励其他实验室分享他们的离子通道数据,以扩展和改进这种资源。” 团队提供的模型基于其系统数据集,可以在生理温度的背景下解释任何通道记录。 “在我们的模型中建立的温度 - 活性关系允许在任何温度下的记录转换为生理温度,”Ranjan解释说。“这是我们工作的一个非常重要的贡献,因为在生理温度下的通道记录仍然很困难,未来的实验可能会继续在较低的温度下进行。”。由澳客网手机版比分编辑报道。
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