北京大学 - 《北京大学校报》
李毓龙研究组在 《细胞》 杂志发文
展示新型基因编码的多巴胺荧光探针
2018-07-15
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本报讯 7月12日，学术期刊 《细胞》（Cell）在线发表了北大生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心、PKU-IDG/麦戈文脑科学研究所李毓龙研究组的论文。该研究组开发了新型、可基因编码的多巴胺荧光探针，并将其应用在果蝇、斑马鱼和小鼠中检测内源多巴胺动态变化。该探针将成为研究多巴胺相关神经环路的重要工具。
多巴胺是一种重要的单胺类神经递质。在中枢神经系统中调控了一系列关键的神经功能，包括学习、奖赏、注意力和运动控制等。大脑中多巴胺失调会导致精神疾病或神经退行性疾病，如多动症、精神分裂症、帕金森氏病等。此外，多巴胺相关的神经环路还是成瘾药物如可卡因等的作用靶点。
为更好地研究多巴胺在生理和病理过程中起到的作用，研究人员需要实时检测活体内特定脑区的多巴胺信号变化，然而现有的检测手段并不能满足研究人员的需求。为了解决这个问题，李毓龙研究组开发出了可基
因编码的多巴胺探针（GRABDA），将对结构变化敏感的荧光蛋白（cpEGFP）嵌入人源多巴胺受体，使多巴胺这一化学信号转化为荧光信号，结合现有的成像技术，即可实时监测多巴胺浓度的动态变化情况。该研究组对探针进行了全方位的优化，使其具有极高的分子特异性和时空分辨率。此外，他们还开发出了具有高/低亲和力的两种版本的探针（分别命名为DA1h和DA1m），适用于多巴胺释放量不同的脑区。
7月9日，李毓龙研究组在学术期刊 《自然生物技术》（Nature Biotechnology）在线发表的乙酰胆碱探针与本文中的多巴胺探针具有相似的工作原理。两者都是基于人源神经递质受体，将神经递质结合受体所引发的受体构象变化转化为荧光信号的变化，这说明此发展策略具有可推广性。这两项工作为今后大规模开发其它神经递质、神经调质探针奠定了扎实的研究基础。
（生命科学学院）