基因編碼亮近紅外線螢光電壓指示器工程

基因編碼電壓指示器 (GEVI) 可以對神經元膜電位動態進行細胞類型特異性即時成像，這對於理解細胞和電路層面的神經元訊息處理至關重要。 在 GEVI 中，近紅外線位移 GEVI 提供更快的動力學、更好的組織穿透性以及與光遺傳學工具的兼容性，從而在複雜的生物環境中實現全光學電生理學。 在我們先前的工作中，我們利用哺乳動物細胞中微生物視紫質Archaerhodopsin-3 (Arch-3)的定向分子進化來開發一種名為Archon1的電壓感測器。 Archon1 表現出優異的膜定位、訊號雜訊比 (SNR)、靈敏度、動力學和光穩定性，以及與光遺傳學工具的完全相容性。 然而，Archon1 亮度低且需要高照明強度，這會導致長時間成像時組織發熱和光毒性。 在這項研究中，我們的目標是提高該電壓感測器的亮度。 我們對明亮的 Archon 衍生物進行了隨機突變，並鑑定了一個新的變體 monArch，與 Archon1 相比，它表現出令人滿意的電壓靈敏度（4~5% ΔF/F_AP），並且基礎亮度提高了 9 倍。 然而，它受到次優膜定位和電壓敏感性受損的阻礙。 這些挑戰強調需要持續最佳化，以在基於視紫質的電壓感測器中實現亮度、穩定性和功能的最佳平衡。

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