神经元和肌肉细胞表面的毛孔控制着您的每一个思想

EPFL的蓝脑计划的研究人员首次绘制了这些电压门控离子通道的最大家族的行为图:Kv通道。他们的开拓性工作发表在《细胞神经科学前沿》上,并…

EPFL的“蓝脑计划”的研究人员首次绘制了这些电压门控离子通道的最大家族的行为图:Kv通道。

神经元和肌肉细胞表面的毛孔控制着您的每一个思想

他们的开拓性工作发表在《细胞神经科学前沿》上,并作为原始数据在线免费提供,将为虚拟药物发现提供动力-他们希望,这是第一个全脑模拟。

数字大脑的数据

数千项研究通过测量离子在受控电压下跨细胞膜小片的运动来探测Kv通道在各种细胞中的行为。在“蓝脑计划”的早期,神经科学家Rajnish Ranjan博士受命根据这些研究对Kv通道的行为进行建模,以用于其脑部仿真。

这项新研究的主要作者兰詹回忆说:“令我惊讶的是,尽管进行了30年的研究,但尚无原始数据。”

即使是已发布的已处理数据也反映了研究方案的荒野之路,结果不一致且不兼容。几乎没有或从未研究过许多Kv通道,更重要的是,全面缺乏关于体温的研究。

Ranjan解释说:“在接近体温的情况下,脂肪细胞膜会软化并滑离录音设备。因此,几乎所有研究都是在室温下进行的。”

没有数据-没有渠道模型-没有大脑模拟。如果Blue Brain团队要成功,他们将需要记录自己的Kv频道数据-价值三十年。

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。通过使记录自动化,这使他们能够以惊人的速度和大量尝试克服接近体温的高故障率。

结果是有史以来所有Kv通道或任何离子通道家族的行为的第一张图。该地图反过来调和,加强和驳斥了Kv渠道研究的最近三十年。

“在标准化条件下和大量样本中,Kv通道在细胞系和物种中的行为在很大程度上是一致的。并且正如预期的那样,定量地,Kv通道在35°C时的激活和灭活速度比在25°C或15°C时快。

“新的重大发现是,Kv通道在质量上从15°C到25°C到35°C有很大不同。”

例如,某些通道仅在较高温度下才会失活,因此尽管在室温下进行了数千项研究,但以前还是错误地将其视为未失活。其他人则显示了一种新型的延迟灭活。更令人惊讶的是,某些渠道似乎是随机改变其行为的-尽管无法解释,但可能是先前研究之间某些不一致的原因。

Ranjan说:“我们在35°C时发现的质量差异显然需要进一步测试。”

特别是,该团队的方法应该应用于在已知调节剂(例如蛋白信号,伴侣和锚蛋白)或遗传通道变体存在的情况下,系统地研究Kv通道行为。

除此之外,Blue Brain已经在研究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通道。最终,他们将需要所有这些来构建大脑的数字副本。

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