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利用高时空精度对心脏中的Gs信号传导进行光遗传学刺激
摘要： 研究肾上腺素能效应对心脏功能影响的标准技术是使用药物激动剂进行灌注，但这种方法无法提供高时间或空间精度。本文证明，光敏Gs蛋白偶联受体JellyOp可实现心肌细胞和完整心脏中Gs信号通路的optogenetic刺激。对表达JellyOp的转基因胚胎干细胞源性心肌细胞或小鼠右心房进行光照，可升高cAMP水平并即时加速自发搏动频率，效果类似于药理β-肾上腺素能刺激。而对左心房背侧进行光照则引发房性早搏，表明局部Gs信号传导存在不良效应。在JellyOp小鼠的离体心室肌细胞中，我们发现光照后Ca2+电流、细胞缩短分数及舒张速率均增加，从而能以高时间精度分析差异化的Gs信号传导。因此，JellyOp表达可实现局部化且时间受限的Gs刺激，将为位点特异性、持续性和脉冲式Gs激活的不同效应提供机制性见解。
关键词： β-肾上腺素能刺激、光遗传学刺激、时空精确性、JellyOp、Gs信号通路、环磷酸腺苷、心肌细胞、心脏
更新于2025-11-21 11:24:58
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活细胞中信使分子-多巴胺受体相互作用的拉曼光谱分析
摘要： 神经递质和药物等信号化合物与多巴胺受体（DARs）的选择性相互作用对治疗神经退行性疾病至关重要。本研究报道了一种结合理论计算与表面增强拉曼光谱（SERS）的方法，用于探究活细胞中信号化合物与D1和D2多巴胺受体的选择性相互作用。当多巴胺（DA）、安非他明、甲基苯丙胺和亚甲二氧基吡咯戊酮等信号化合物与D1多巴胺受体（DRD1）结合时，细胞内环磷酸腺苷（cAMP）水平升高；而与D2多巴胺受体（DRD2）结合时则导致cAMP水平降低。实验中我们将二氧化硅包覆的银纳米颗粒（AgNP@SiO2）内化至活细胞以吸附生物生成的cAMP，并通过SERS进行检测。该纳米颗粒不仅能吸附cAMP，还能显著增强样品的拉曼散射截面。当DRD1过表达细胞与信号化合物作用时，我们观测到cAMP的特征SERS峰，而DRD2过表达细胞及DRD1-DRD2共表达细胞均未出现这些特征峰。该方法成功实现了细胞内cAMP的检测及信号化合物对不同类型DAR选择性的表征，且因采用低功率入射激光即可检测细胞内cAMP而不造成显著细胞损伤，特别适用于活体研究。结合密度泛函理论计算发现，780 cm?1和1503 cm?1是cAMP的特征拉曼峰：其中780 cm?1峰对应cAMP分子中C?O、C?C、C?N键伸缩振动及两个O?H键的对称/不对称弯曲振动，1503 cm?1峰则源于O9?H3弯曲振动模式。
关键词： 环磷酸腺苷、活细胞、信号化合物、多巴胺受体、表面增强拉曼光谱
更新于2025-09-23 15:21:21
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G蛋白偶联受体激酶1（GRK1）丝氨酸21位点的磷酸化对视杆细胞（而非视锥细胞）暗适应的正常动力学过程至关重要。
摘要： 光感受器中光反应的及时恢复需要光激活视紫红质的高效失活。该过程由G蛋白偶联受体激酶1（GRK1）对其羧基末端进行磷酸化启动。我们先前研究表明，GRK1在黑暗中通过cAMP依赖方式在Ser21位点发生磷酸化，而在光照条件下去磷酸化。体外实验显示，Ser21位点去磷酸化会增强GRK1活性，导致视紫红质磷酸化水平升高。这表明GRK1活性及其使视觉色素失活的效率可能受到光依赖性调控。为探究GRK1磷酸化在视杆细胞和视锥细胞中的功能作用，我们构建了Ser21被丙氨酸替代的突变小鼠（GRK1-S21A），从而阻断GRK1的黑暗依赖性磷酸化。GRK1-S21A小鼠视网膜形态正常，未见退化迹象。通过离体和在体视网膜电图记录显示，暗适应状态下GRK1-S21A视杆细胞和视锥细胞的功能未受影响，其反应振幅和动力学特征均保持正常。然而，在强漂白光照射后，GRK1-S21A小鼠的视杆细胞暗适应过程显著延迟，提示该激酶活性增强会导致视紫红质磷酸化水平升高，从而延缓其再生。相比之下，视锥细胞的暗适应过程不受S21A突变影响。这些结果表明，视紫红质的磷酸化/去磷酸化过程调控着视紫红质恢复基态及视杆细胞暗适应的进程，同时揭示了GRK1的cAMP依赖性磷酸化在调节视杆细胞（而非视锥细胞）暗适应中的新作用。
关键词： 视觉、光转导、光感受器、蛋白质磷酸化、环磷酸腺苷
更新于2025-09-16 10:30:52