化学工具照亮多巴胺、阿片类药物和其他神经元信号使用的通路

密歇根大学的研究人员开发了一种新工具，可以更好地了解多巴胺和肾上腺素等化学物质如何与神经元相互作用。

这些化学物质是通过G蛋白偶联受体（GPCR）在大脑中处理的各种信号之一，GPCR是位于神经元表面的蛋白质，以蛋白质，糖，脂肪甚至光的形式接收信息，从而为细胞行为提供信息。

GPCRs参与大量的生物学功能，使其成为治疗疾病的主要靶点;超过三分之一的FDA批准的药物靶向GPCR。但是，为了充分了解各种分子如何与GPCR相互作用，研究人员需要能够以高空间分辨率在整个大脑中检测这些分子。

“我们领域的挑战是在详细视图和整个大脑的整体图像之间实现适当的平衡，”UM生命科学研究所的神经科学家Wenjing Wang说。

LSI教员李鹏说，大多数现有的工具都可以在大脑的一小部分以高空间分辨率或非常低的分辨率在整个大脑中检测到神经调节器。

“但我们需要以高分辨率识别对不同大脑区域的神经调节剂做出反应的细胞，”他说。

在发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，Wang，Li及其同事推出了一种新的化学工具，该工具可以实现三种均针对GPCR的化学物质的两个目标。

Wang在LSI的实验室使用蛋白质工程来开发技术，可以检测信号分子如何在大脑内传播以到达特定神经元并与之相互作用。他们之前创建了一种工具，可以在细胞水平上揭示阿片类药物的存在，阿片类药物是另一种GPCR结合伴侣。

当检测到分子时，该工具会在细胞中产生永久性荧光标记。因此，研究人员可以看到突出显示的特定细胞，以及整个大脑细胞的全貌。

这项最新工作扩大了该传感器的实用性，以检测多种类型的GPCR激活剂，而不仅仅是阿片类药物。到目前为止，该团队已经在培养的神经元和小鼠模型中用阿片类药物和肾上腺素测试了该工具。该团队还扩展了该工具，使用绿色和红色荧光，可以同时跟踪多个分子。

“从检测阿片类药物开始，我们现在有一种工具，我们可以开始轻松调节与GPCR相互作用的各种信号，”Wang说，他也是UM文学，科学和艺术学院的化学助理教授。 “最终的目标是同时研究不同信号通路的相互作用。

该团队警告说，虽然该工具提供了信号如何通过神经元传播以进行事后分析的重要可视化，但它不能用于实时跟踪化学物质，因为荧光需要几个小时才能出现。但它确实为提高对神经元信号传导和GPCR作为药物靶标的作用的理解提供了一条新的前进道路。

“理想情况下，我们的目标是能够同时为多个神经调节剂创建大脑图谱，提供对神经调控位点的全面理解，”李说，他也是UM牙科学院的助理教授。