Halorodopsina - Halorhodopsin

A halorodopsina é uma bomba de íons controlada por luz , específica para íons cloreto , encontrada em arquéias , conhecidas como halobactérias . É uma proteína retinilideno transmembrana sete da família da rodopsina microbiana . É semelhante na estrutura terciária (mas não na estrutura da sequência primária) às rodopsinas de vertebrados, os pigmentos que detectam a luz na retina . A halorodopsina também compartilha similaridade de sequência com a channelrodopsina , outro canal iônico movido pela luz. A halorodopsina contém o derivado essencial da vitamina A isomerizável à luz, totalmente trans- retinal . Devido à intensa atenção em resolver a estrutura e função dessa molécula, a halorodopsina é uma das poucas proteínas de membrana cuja estrutura cristalina é conhecida.

A halorodopsina usa a energia da luz verde / amarela para mover íons cloreto para dentro da célula, superando o potencial de membrana. Ao lado dos cloretos, ele transporta outros haletos e nitratos para a célula. A absorção de cloreto de potássio pelas células ajuda a manter o equilíbrio osmótico durante o crescimento celular. Ao realizar a mesma tarefa, as bombas aniônicas movidas a luz podem reduzir consideravelmente o uso de energia metabólica. A halorodopsina tem sido objeto de muitos estudos e sua estrutura é conhecida com precisão. Suas propriedades são semelhantes às da bacteriorodopsina, e essas duas bombas de íons movidas a luz transportam cátions e ânions em direções opostas.

As isoformas de halorodopsina podem ser encontradas em várias espécies de halobactérias, incluindo Halobacterium salinarum e Natronobacterium pharaonis . Muitas pesquisas em andamento estão explorando essas diferenças e usando-as para analisar as propriedades do fotociclo e da bomba. Depois da bacteriorodopsina, a halorodopsina pode ser a melhor opsina tipo I (microbiana) estudada. O pico de absorbância do complexo retinal de halorodopsina é de cerca de 570 nm.

Assim como o canal iônico ativado por luz azul, canal rodopsina-2, abre a capacidade de ativar células excitáveis ​​(como neurônios , células musculares , células pancreáticas e células do sistema imunológico) com breves pulsos de luz azul, a halorodopsina abre a capacidade de silenciar as células excitáveis células com breves pulsos de luz amarela. Assim, a halorodopsina e o canal-rodopsina juntos permitem a ativação óptica de várias cores, silenciamento e dessincronização da atividade neural, criando uma poderosa caixa de ferramentas de neuroengenharia.

Halorhodopsin from Natronomonas (NpHR) tem sido usado para atingir a inibição de potenciais de ação em neurônios em sistemas de mamíferos. Uma vez que a ativação de luz de NpHR leva a um influxo de íons cloreto, que é parte do processo natural de geração de hiperpolarização, a inibição induzida por NpHR funciona muito bem em neurônios. Os canais NpHR originais, quando expressos em células de mamíferos, mostraram uma tendência de se acumularem no retículo endoplasmático das células. Para superar os problemas de localização subcelular, um motivo de exportação ER foi adicionado à sequência NpHR. Este NpHR modificado (denominado eNpHR2.0) foi utilizado com sucesso para conduzir a expressão de alto nível livre de agregados de NpHR in vivo. No entanto, mesmo a forma modificada de NpHR mostrou localização pobre na membrana celular . Para alcançar uma localização de membrana mais elevada, foi ainda modificado pela adição de um sinal de exportação de golgi e um sinal de tráfego de membrana de um canal de potássio (Kir2.1). A adição do sinal Kir2.1 melhorou significativamente a localização da membrana de NpHR e esta forma de engenharia de NpHR foi rotulada como eNpHR3.0

Como ferramenta de pesquisa

Halorhodopsin é usado em optogenética para hiperpolarizar (ou inibir) neurônios específicos .

Referências

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