Elucidación de los Patrones de Expresión y Propiedades Funcionales de Arqueorodopsina Derivada de sp. Ejinoor
Autores: Chao, Luomeng; Yang, Yuxia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Este estudio presenta la Archaerhodopsin (AR), una bomba de protones impulsada por luz del arqueón tolerante a la sal sp. Ejinoor, como una herramienta optogenética de próxima generación. AR comparte similitudes estructurales con la bacteriorhodopsina (BR), formando trimers estables, pero exhibe un pico de absorción desplazado hacia el rojo (550 nm) y una adaptación a la oscuridad prolongada (160 min), lo que permite una inhibición neuronal sostenida con mínima fototoxicidad. A través de modelado con AlphaFold y ensayos biofísicos, demostramos la arquitectura optimizada de unión a retinal de AR, que mejora la eficiencia de bombeo de protones y la estabilidad en condiciones fisiológicas. A diferencia de las herramientas existentes, la ventana de activación de AR (550-560 nm) evita la superposición espectral con opsinas excitatorias, permitiendo el control neural multicanal. Descubierta en los lagos salinos de Mongolia Interior, AR conecta las adaptaciones de extremófilos y la ingeniería optogenética, ofreciendo una plataforma robusta para la neuromodulación no invasiva y el desarrollo terapéutico. Sus propiedades únicas abordan limitaciones clave en la optogenética actual, como el fotodaño y la precisión temporal, posicionando a AR como una herramienta transformadora para la investigación en neurociencia.
Descripción
Este estudio presenta la Archaerhodopsin (AR), una bomba de protones impulsada por luz del arqueón tolerante a la sal sp. Ejinoor, como una herramienta optogenética de próxima generación. AR comparte similitudes estructurales con la bacteriorhodopsina (BR), formando trimers estables, pero exhibe un pico de absorción desplazado hacia el rojo (550 nm) y una adaptación a la oscuridad prolongada (160 min), lo que permite una inhibición neuronal sostenida con mínima fototoxicidad. A través de modelado con AlphaFold y ensayos biofísicos, demostramos la arquitectura optimizada de unión a retinal de AR, que mejora la eficiencia de bombeo de protones y la estabilidad en condiciones fisiológicas. A diferencia de las herramientas existentes, la ventana de activación de AR (550-560 nm) evita la superposición espectral con opsinas excitatorias, permitiendo el control neural multicanal. Descubierta en los lagos salinos de Mongolia Interior, AR conecta las adaptaciones de extremófilos y la ingeniería optogenética, ofreciendo una plataforma robusta para la neuromodulación no invasiva y el desarrollo terapéutico. Sus propiedades únicas abordan limitaciones clave en la optogenética actual, como el fotodaño y la precisión temporal, posicionando a AR como una herramienta transformadora para la investigación en neurociencia.