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光遗传学概述演示文稿 现在是1页\一共有16页\编辑于星期五 优选光遗传学概述 现在是2页\一共有16页\编辑于星期五 目录 光遗传学的定义和基本原理 光遗传学的研究内容 光遗传学的发展 光遗传学的应用前景 4 1 2 3 现在是3页\一共有16页\编辑于星期五 光遗传学的定义和基本原理 遗传学 光学 基因工程 通过基因工程技术使受体细胞产生视蛋白，来实现对细胞的光学控制，即通过光来激活或抑制某种细胞从而明确其功能。 光遗传学 现在是4页\一共有16页\编辑于星期五 光遗传学上控制细胞功能的步骤 可以是天然蛋白(如视紫红质蛋白)，也可以是经化学修饰后的对光敏感的人工改造蛋白 通过转染、病毒转导或构建转基因动物等方式将编码这些视蛋白的基因输送进目的细胞 时间上的调控是利用持续光源搭配高速快门、快速转换的LED或单光子激光扫描显微镜等进行宽视野照射来达到目的 空间上的调控是通过选择性的照射细胞局部的方法实现的 电极是一种常用的膜电位监测工具 也可利用各种依赖荧光生物感受器来检测输出信号 对于生物体也可检测行为改变 寻找合适的视蛋白 往受体细胞内输送视蛋白基因 对光信号进行时空调控 收集输出信号，读取结果 光遗传学的定义和基本原理 现在是5页\一共有16页\编辑于星期五 光遗传学的定义和基本原理 视蛋白：实现光开关的关键部分，它充当着离子通道或离子泵的角色 盐视紫红质(NpHR) 离子泵，氯离子内流，引起超极化 通道视紫红质(ChR) 阳离子内流引起去极化 Ⅱ型视蛋(optoXR) 必须偶联到一种转导蛋白上才能实现对光反应。一般用来调控信号通路。哺乳动物视网膜上的视紫红质就是此类蛋白。 细菌视紫红质(BR) 质子泵，质子外流，引起超极化 现在是6页\一共有16页\编辑于星期五 光遗传学的定义和基本原理 [ Image information in product ] Note to customers : This image has been licensed to be used within this PowerPoint template only. You may not extract the image for any other use. 光遗传学是一种将遗传学和光控技术结合的新的学科门类。 现在是7页\一共有16页\编辑于星期五 光遗传学的定义和基本原理 细 胞 信 号 通 路 的 调 控 其一般性原理是制作嵌合体(chimera)，一方面是脊椎动物的视紫红质，另一方面是通常的、配基耦合的G蛋白偶联受体(GPCR)。这样组合以后．GPCR就相当于单成分的神经调控工具。这种II型融合蛋白称为optoXR，可用以对细胞内信号传导过程进行光学调控，其时间分辨率足以允许应用于自由运动小鼠行为状态下的神经元活动。运用这种方法可以实现多巴胺受体的、5一羟色胺受体的、肾上腺素受体的作用，从而在神经传递的调制中发挥重要作用 现在是8页\一共有16页\编辑于星期五 光遗传学的研究内容 作为光遗传学的重要工具，寻找符合要求且效率高的视蛋白十分重要。 光遗传学的方法不仅可以用来研究神经细胞，也能用来研究其他细胞的功能。 研究神经细胞的功能是控制大脑的必经之路，另外了解并控制其功能有望治愈多种神经方面的疾病。 研究和改造各种视蛋白 研究心脏细胞干细胞等功能 研究神经回路和功能 现在是9页\一共有16页\编辑于星期五 光遗传学技术研究范围扩大 光操控用于哺乳动物 Karl Deisseroth 光遗传学的发展 微生物视蛋白用于光操控 Karl Deisseroth 发现细菌视紫红蛋白 Walther Stoeckenius 1971 2005 2007 2010 光遗传学发展的时间轴 现在是10页\一共有16页\编辑于星期五 光遗传学的发展 现在是11页\一共有16页\编辑于星期五 光遗传学的发展 现在是12页\一共有16页\编辑于星期五