Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1141510.32607/actanaturae.11415ReviewsОбзорыReview ArticleMolecular Tools for Targeted Control of Nerve Cell Electrical Activity. Part IIМолекулярные инструменты направленного контроля электрической активности нервных клеток. Часть IIhttps://orcid.org/0000-0002-0109-9271KolesovDanila V.КолесовДанила Вадимович
Russian Federation
kolesov14@inbox.ruSokolinskayaElena L.СоколинскаяЕлена Леонидовна
Russian Federation
elena.sokolinskaya@gmail.comLukyanovKonstantin A.ЛукьяновКонстантин Анатольевич
Russian Federation
kluk@ibch.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5346-789XBogdanovAlexey M.БогдановАлексей Михайлович
Russian Federation
noobissat@ya.ruShemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic ChemistryИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН1512202113417321304202113042021Copyright ©; 2021, Kolesov D.V., Sokolinskaya E.L., Lukyanov K.A., Bogdanov A.M.Copyright ©; 2021, Колесов Д.В., Соколинская Е.Л., Лукьянов К.А., Богданов А.М.2021Kolesov D.V., Sokolinskaya E.L., Lukyanov K.A., Bogdanov A.M.Колесов Д.В., Соколинская Е.Л., Лукьянов К.А., Богданов А.М.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/11415

In modern life sciences, the issue of a specific, exogenously directed manipulation of a cell’s biochemistry is a highly topical one. In the case of electrically excitable cells, the aim of the manipulation is to control the cells’ electrical activity, with the result being either excitation with subsequent generation of an action potential or inhibition and suppression of the excitatory currents. The techniques of electrical activity stimulation are of particular significance in tackling the most challenging basic problem: figuring out how the nervous system of higher multicellular organisms functions. At this juncture, when neuroscience is gradually abandoning the reductionist approach in favor of the direct investigation of complex neuronal systems, minimally invasive methods for brain tissue stimulation are becoming the basic element in the toolbox of those involved in the field. In this review, we describe three approaches that are based on the delivery of exogenous, genetically encoded molecules sensitive to external stimuli into the nervous tissue. These approaches include optogenetics (overviewed in Part I), as well as chemogenetics and thermogenetics (described here, in Part II), which is significantly different not only in the nature of the stimuli and structure of the appropriate effector proteins, but also in the details of experimental applications. The latter circumstance is an indication that these are rather complementary than competing techniques.

Проблема специфического воздействия на биохимические процессы в клетке актуальна для современной биологической науки. В случае электровозбудимых клеток конечной целью такого воздействия является управление электрической активностью: возбуждение с последующей генерацией потенциала действия или торможение с угнетением волны возбуждения. Особую значимость технологии управления активностью электровозбудимых клеток приобретают в контексте решения крупнейшей фундаментальной задачи – изучения функционирования нервной системы высших многоклеточных организмов. В настоящее время, когда нейробиология отказывается от редукционистского подхода в пользу прямого изучения сложных нейрональных систем, основой технического арсенала этой науки становятся малоинвазивные методы стимуляции активности мозговых структур. В настоящем обзоре рассмотрены три группы подходов, основанных на доставке в нервную ткань генетически кодируемых молекул, чувствительных к внешним стимулам. Эти подходы – оптогенетика (ей посвящена часть I работы), хемогенетика и термогенетика (описаны во II части обзора) – отличаются не только природой стимулов и структурой соответствующих эффекторных белков, но и своеобразием экспериментального применения. Последнее обстоятельство заставляет рассматривать их не как конкурирующие, а, скорее, как взаимодополняющие технологии.

optogeneticschemogeneticsthermogeneticsaction potentialmembrane voltageneurointerfaceion channelschannelrhodopsinchemoreceptorsGPCRneural activity stimulationneural excitationneural inhibitionоптогенетикахемогенетикатермогенетикапотенциал действиямембранный потенциалнейроинтерфейсионные каналыканальный родопсинхеморецепторыGPCRстимуляция активности нейроноввозбуждение нейроновторможение нейроновРоссийский фонд фундаментальных исследованийRussian Foundation for Basic Research19-14-50116Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ) в рамках научного проекта № 19-14-50116Abram P.K., Boivin G., Moiroux J., Brodeur J. // Biol. Rev. Camb. Philos. Soc. 2017. V. 92. № 4. P. 1859–1876.Garrity P.A., Goodman M.B., Samuel A.D., Sengupta P. // Genes Dev. 2010. V. 24. № 21. P. 2365–2382.McKemy D.D. // Pflugers Arch. 2007. V. 454. № 5. P. 777–791.Bernstein J.G., Garrity P.A., Boyden E.S. // Curr. Opin. Neurobiol. 2012. V. 22. № 1. P. 61–71.Hamada F.N., Rosenzweig M., Kang K., Pulver S.R., Ghezzi A., Jegla T.J., Garrity P.A. // Nature. 2008. V. 454. № 7201. P. 217–220.Kohatsu S., Koganezawa M., Yamamoto D. // Neuron. 2011. V. 69. № 3. P. 498–508.Huang H., Delikanli S., Zeng H., Ferkey D.M., Pralle A. // Nat. Nanotechnol. 2010. V. 5. № 8. P. 602–606.Stanley S.A., Gagner J.E., Damanpour S., Yoshida M., Dordick J.S., Friedman J.M. // Science. 2012. V. 336. № 6081. P. 604–608.Chen R., Romero G., Christiansen M.G., Mohr A., Anikeeva P. // Science. 2015. V. 347. № 6229. P. 1477–1480.Tay A., Di Carlo D. // Curr. Med. Chem. 2017. V. 24. № 5. P. 537–548.Albert E.S., Bec J.M., Desmadryl G., Chekroud K., Travo C., Gaboyard S., Bardin F., Marc I., Dumas M., Lenaers G., et al. // J. Neurophysiol. 2012. V. 107. № 12. P. 3227–3234.Bath D.E., Stowers J.R., Hörmann D., Poehlmann A., Dickson B.J., Straw A.D. // Nat. Methods. 2014. V. 11. № 7. P. 756–762.Ermakova Y.G., Lanin A.A., Fedotov I.V., Roshchin M., Kelmanson I.V., Kulik D., Bogdanova Y.A., Shokhina A.G., Bilan D.S., Staroverov D.B., et al. // Nat. Commun. 2017. V. 8. P. 15362.Klinkert B., Cimdins A., Gaubig L.C., Roßmanith J., Aschke-Sonnenborn U., Narberhaus F. // J. Biotechnol. 2012. V. 160. № 1–2. P. 55–63.Kamei Y., Suzuki M., Watanabe K., Fujimori K., Kawasaki T., Deguchi T., Yoneda Y., Todo T., Takagi S., Funatsu T., et al. // Nat. Methods. 2009. V. 6. № 1. P. 79–81.Hirsch S.M., Sundaramoorthy S., Davies T., Zhuravlev Y., Waters J.C., Shirasu-Hiza M., Dumont J., Canman J.C. // Nat. Methods. 2018. V. 15. № 11. P. 921–923.Kitamoto T. // J. Neurobiol. 2001. V. 47. № 2. P. 81–92.Kawasaki F., Hazen M., Ordway R.W. // Nat. Neurosci. 2000. V. 3. № 9. P. 859–860.Scaplen K.M., Mei N.J., Bounds H.A., Song S.L., Azanchi R., Kaun K.R. // Sci. Rep. 2019. V. 9. № 1. P. 4427.Luo L., Callaway E.M., Svoboda K. // Neuron. 2018. V. 98. № 2. P. 256–281.Felsenberg J., Jacob P.F., Walker T., Barnstedt O., Edmondson-Stait A.J., Pleijzier M.W., Otto N., Schlegel P., Sharifi N., Perisse E., et al. // Cell. 2018. V. 175. № 3. P. 709–722.e15.Senapati B., Tsao C.-H., Juan Y.-A., Chiu T.-H., Wu C.-L., Waddell S., Lin S. // Nat. Neurosci. 2019. V. 22. № 12. P. 2029–2039.Zhao B., Sun J., Zhang X., Mo H., Niu Y., Li Q., Wang L., Zhong Y. // Nat. Commun. 2019. V. 10. № 1. P. 4550.Kohsaka H., Zwart M.F., Fushiki A., Fetter R.D., Truman J.W., Cardona A., Nose A. // Nat. Commun. 2019. V. 10. № 1. P. 2654.Ni L., Klein M., Svec K.V., Budelli G., Chang E.C., Ferrer A.J., Benton R., Samuel A.D., Garrity P.A. // Elife. 2016. V. 5. P. e13254.Mishra A., Salari A., Berigan B.R., Miguel K.C., Amirshenava M., Robinson A., Zars B.C., Lin J.L., Milescu L.S., Milescu M., et al. // Sci. Rep. 2018. V. 8. № 1. P. 901.Mishra A., Cronley P., Ganesan M., Schulz D.J., Zars T. // J. Neurogenet. 2020. V. 34. № 1. P. 115–122.McKemy D.D., Neuhausser W.M., Julius D. // Nature. 2002. V. 416. № 6876. P. 52–58.Dhaka A., Viswanath V., Patapoutian A. // Annu. Rev. Neurosci. 2006. V. 29. P. 135–161.Venkatachalam K., Montell C. // Annu. Rev. Biochem. 2007. V. 76. P. 387–417.Tominaga M., Caterina M.J. // J. Neurobiol. 2004. V. 61. № 1. P. 3–12.Jordt S.-E., McKemy D.D., Julius D. // Curr. Opin. Neurobiol. 2003. V. 13. № 4. P. 487–492.Pulver S.R., Pashkovski S.L., Hornstein N.J., Garrity P.A., Griffith L.C. // J. Neurophysiol. 2009. V. 101. № 6. P. 3075–3088.Peabody N.C., Pohl J.B., Diao F., Vreede A.P., Sandstrom D.J., Wang H., Zelensky P.K., White B.H. // J. Neurosci. 2009. V. 29. № 11. P. 3343–3353.Peier A.M., Moqrich A., Hergarden A.C., Reeve A.J., Andersson D.A., Story G.M., Earley T.J., Dragoni I., McIntyre P., Bevan S., et al. // Cell. 2002. V. 108. № 5. P. 705–715.Viswanath V., Story G.M., Peier A.M., Petrus M.J., Lee V.M., Hwang S.W., Patapoutian A., Jegla T. // Nature. 2003. V. 423. № 6942. P. 822–823.Krashes M.J., DasGupta S., Vreede A., White B., Armstrong J.D., Waddell S. // Cell. 2009. V. 139. № 2. P. 416–427.Parisky K.M., Agosto J., Pulver S.R., Shang Y., Kuklin E., Hodge J.J.L., Kang K., Kang K., Liu X., Garrity P.A., et al. // Neuron. 2008. V. 60. № 4. P. 672–682.Roshchin M., Ermakova Y.G., Lanin A.A., Chebotarev A.S., Kelmanson I.V., Balaban P.M., Zheltikov A.M., Belousov V.V., Nikitin E.S. // Neurosci. Lett. 2018. V. 687. P. 153–157.Tominaga M., Caterina M.J., Malmberg A.B., Rosen T.A., Gilbert H., Skinner K., Raumann B.E., Basbaum A.I., Julius D. // Neuron. 1998. V. 21. № 3. P. 531–543.Yao J., Liu B., Qin F. // Biophys. J. 2009. V. 96. № 9. P. 3611–3619.Guo C., Pan Y., Gong Z. // Neurosci. Bull. 2019. V. 35. № 6. P. 1058–1072.Park J., Kondo S., Tanimoto H., Kohsaka H., Nose A. // Sci. Rep. 2018. V. 8. № 1. P. 10307.Dreyer A.P., Martin M.M., Fulgham C.V., Jabr D.A., Bai L., Beshel J., Cavanaugh D.J. // PLoS Genet. 2019. V. 15. № 11. P. e1008478.Youn H., Kirkhart C., Chia J., Scott K. // PLoS One. 2018. V. 13. № 6. P. e0198362.Poças G.M., Domingos P.M., Mirth C.K. // J. Vis. Exp. 2020. № 160. P. e61323.Agrawal S., Dickinson M.H. // J. Exp. Biol. 2019. V. 222. № 16. P. jeb203414.Warth Pérez Arias C.C., Frosch P., Fiala A., Riemensperger T.D. // Front. Physiol. 2020. V. 11. P. 53.Picao-Osorio J., Johnston J., Landgraf M., Berni J., Alonso C.R. // Science. 2015. V. 350. № 6262. P. 815–820.Schretter C.E., Vielmetter J., Bartos I., Marka Z., Marka S., Argade S., Mazmanian S.K. // Nature. 2018. V. 563. № 7731. P. 402–406.McKellar C.E., Wyttenbach R.A. // J. Undergrad. Neurosci. Edu. 2017. V. 15. № 2. P. A110–A116.Chen S., Chiu C.N., McArthur K.L., Fetcho J.R., Prober D.A. // Nat. Methods. 2016. V. 13. № 2. P. 147–150.Richter C.-P., Rajguru S., Bendett M. // Proc. SPIE–the Int. Soc. Opt. Eng. 2013. V. 8565. P. 85651Y.Broch F., Gautier A. // Chempluschem. 2020. V. 85. № 7. P. 1487–1497.Szent-Gyorgyi C., Schmidt B.F., Schmidt B.A., Creeger Y., Fisher G.W., Zakel K.L., Adler S., Fitzpatrick J.A.J., Woolford C.A., Yan Q., et al. // Nat. Biotechnol. 2008. V. 26. № 2. P. 235–240.Gallo E. // Bioconjug. Chem. 2020. V. 31. № 1. P. 16–27.Plamont M.-A., Billon-Denis E., Maurin S., Gauron C., Pimenta F.M., Specht C.G., Shi J., Quérard J., Pan B., Rossignol J., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2016. V. 113. № 3. P. 497–502.Tebo A.G., Moeyaert B., Thauvin M., Carlon-Andres I., Böken D., Volovitch M., Padilla-Parra S., Dedecker P., Vriz S., Gautier A. // Nat. Chem. Biol. 2020. V. 17. № 1. P. 30–38.Li C., Tebo A.G., Thauvin M., Plamont M.-A., Volovitch M., Morin X., Vriz S., Gautier A. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2020. V. 59. № 41. P. 17917–17923.Li H., Vaughan J.C. // Chem. Rev. 2018. V. 118. № 18. P. 9412–9454.Kiuchi T., Higuchi M., Takamura A., Maruoka M., Watanabe N. // Nat. Methods. 2015. V. 12. № 8. P. 743–746.Collot J., Gradinaru J., Humbert N., Skander M., Zocchi A., Ward T.R. // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. № 30. P. 9030–9031.Klein G., Humbert N., Gradinaru J., Ivanova A., Gilardoni F., Rusbandi U.E., Ward T.R. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2005. V. 44. № 47. P. 7764–7767.Zimbron J.M., Sardo A., Heinisch T., Wohlschlager T., Gradinaru J., Massa C., Schirmer T., Creus M., Ward T.R. // Chemistry. 2010. V. 16. № 43. P. 12883–12889.Heinisch T., Ward T.R. // Acc. Chem. Res. 2016. V. 49. № 9. P. 1711–1721.Bishop A.C., Ubersax J.A., Petsch D.T., Matheos D.P., Gray N.S., Blethrow J., Shimizu E., Tsien J.Z., Schultz P.G., Rose M.D., et al. // Nature. 2000. V. 407. № 6802. P. 395–401.Deb Roy A., Grüschow S., Cairns N., Goss R.J.M. // J. Am. Chem. Soc. 2010. V. 132. № 35. P. 12243–12245.Ren W., Centeno M.V., Berger S., Wu Y., Na X., Liu X., Kondapalli J., Apkarian A.V., Martina M., Surmeier D.J. // Nat. Neurosci. 2016. V. 19. № 2. P. 220–222.Secci D., Carradori S., Bizzarri B., Bolasco A., Ballario P., Patramani Z., Fragapane P., Vernarecci S., Canzonetta C., Filetici P. // Bioorg. Med. Chem. 2014. V. 22. № 5. P. 1680–1689.Chaillot J., Tebbji F., García C., Wurtele H., Pelletier R., Sellam A. // Front. Microbiol. 2017. V. 8. P. 1956.Cowell A.N., Istvan E.S., Lukens A.K., Gomez-Lorenzo M.G., Vanaerschot M., Sakata-Kato T., Flannery E.L., Magistrado P., Owen E., Abraham M., et al. // Science. 2018. V. 359. № 6372. P. 191–199.Voß S., Klewer L., Wu Y.-W. // Curr. Opin. Chem. Biol. 2015. V. 28. P. 194–201.Spencer D.M., Wandless T.J., Schreiber S.L., Crabtree G.R. // Science. 1993. V. 262. № 5136. P. 1019–1024.Ho S.N., Biggar S.R., Spencer D.M., Schreiber S.L., Crabtree G.R. // Nature. 1996. V. 382. № 6594. P. 822–826.Liberles S.D., Diver S.T., Austin D.J., Schreiber S.L. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. V. 94. № 15. P. 7825–7830.Wu H.D., Kikuchi M., Dagliyan O., Aragaki A.K., Nakamura H., Dokholyan N.V., Umehara T., Inoue T. // Nat. Methods. 2020. V. 17. № 9. P. 928–936.Karpova A.Y., Tervo D.G.R., Gray N.W., Svoboda K. // Neuron. 2005. V. 48. № 5. P. 727–735.Lin H., Abida W.M., Sauer R.T., Cornish V.W. // J. Am. Chem. Soc. 2000. V. 122. № 17. P. 4247–4248.Czlapinski J.L., Schelle M.W., Miller L.W., Laughlin S.T., Kohler J.J., Cornish V.W., Bertozzi C.R. // J. Am. Chem. Soc. 2008. V. 130. № 40. P. 13186–13187.Farrants H., Tarnawski M., Müller T.G., Otsuka S., Hiblot J., Koch B., Kueblbeck M., Kräusslich H.-G., Ellenberg J., Johnsson K. // Nat. Methods. 2020. V. 17. № 3. P. 279–282.Marzilli A.M., McMahan J.B., Ngo J.T. // Nat. Methods. 2020. V. 17. № 3. P. 259–260.Dagliyan O., Krokhotin A., Ozkan-Dagliyan I., Deiters A., Der C.J., Hahn K.M., Dokholyan N.V. // Nat. Commun. 2018. V. 9. № 1. P. 4042.Banaszynski L.A., Chen L.-C., Maynard-Smith L.A., Ooi A.G.L., Wandless T.J. // Cell. 2006. V. 126. № 5. P. 995–1004.Banaszynski L.A., Sellmyer M.A., Contag C.H., Wandless T.J., Thorne S.H. // Nat. Med. 2008. V. 14. № 10. P. 1123–1127.Glass M., Busche A., Wagner K., Messerle M., Borst E.M. // Nat. Methods. 2009. V. 6. № 8. P. 577–579.Tague E.P., Dotson H.L., Tunney S.N., Sloas D.C., Ngo J.T. // Nat. Methods. 2018. V. 15. № 7. P. 519–522.Jacobs C.L., Badiee R.K., Lin M.Z. // Nat. Methods. 2018. V. 15. № 7. P. 523–526.Stein K.T., Moon S.J., Sikes H.D. // ACS Synth. Biol. 2018. V. 7. № 9. P. 2037–2044.Pollegioni L., Langkau B., Tischer W., Ghisla S., Pilone M.S. // J. Biol. Chem. 1993. V. 268. № 19. P. 13850–13857.Mishina N.M., Bogdanova Y.A., Ermakova Y.G., Panova A.S., Kotova D.A., Bilan D.S., Steinhorn B., Arnér E.S.J., Michel T., Belousov V.V. // Antioxid. Redox Signal. 2019. V. 31. № 9. P. 664–670.Saeedi Saravi S.S., Eroglu E., Waldeck-Weiermair M., Sorrentino A., Steinhorn B., Belousov V., Michel T. // Redox Biol. 2020. V. 36. P. 101605.Steinhorn B., Sorrentino A., Badole S., Bogdanova Y., Belousov V., Michel T. // Nat. Commun. 2018. V. 9. № 1. P. 4044.Sundukova M., Prifti E., Bucci A., Kirillova K., Serrao J., Reymond L., Umebayashi M., Hovius R., Riezman H., Johnsson K., et al. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2019. V. 58. № 8. P. 2341–2344.Grenier V., Daws B.R., Liu P., Miller E.W. // J. Am. Chem. Soc. 2019. V. 141. № 3. P. 1349–1358.Liu P., Grenier V., Hong W., Muller V.R., Miller E.W. // J. Am. Chem. Soc. 2017. V. 139. № 48. P. 17334–17340.Chanda B., Blunck R., Faria L.C., Schweizer F.E., Mody I., Bezanilla F. // Nat. Neurosci. 2005. V. 8. № 11. P. 1619–1626.Xu Y., Peng L., Wang S., Wang A., Ma R., Zhou Y., Yang J., Sun D.-E., Lin W., Chen X., et al. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2018. V. 57. № 15. P. 3949–3953.Abdelfattah A.S., Kawashima T., Singh A., Novak O., Liu H., Shuai Y., Huang Y.-C., Campagnola L., Seeman S.C., Yu J., et al. // Science. 2019. V. 365. № 6454. P. 699–704.Pardee A.B., Jacob F., Monod J. // J. Mol. Biol. 1959. V. 1. № 2. P. 165–178.Jacob F., Monod J. // J. Mol. Biol. 1961. V. 3. P. 318–356.Farquhar D., Pan B.F., Sakurai M., Ghosh A., Mullen C.A., Nelson J.A. // Cancer Chemother. Pharmacol. 2002. V. 50. № 1. P. 65–70.Koya E., Golden S.A., Harvey B.K., Guez-Barber D.H., Berkow A., Simmons D.E., Bossert J.M., Nair S.G., Uejima J.L., Marin M.T., et al. // Nat. Neurosci. 2009. V. 12. № 8. P. 1069–1073.Link E., Edelmann L., Chou J.H., Binz T., Yamasaki S., Eisel U., Baumert M., Südhof T.C., Niemann H., Jahn R. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1992. V. 189. № 2. P. 1017–1023.Nakashiba T., Young J.Z., McHugh T.J., Buhl D.L., Tonegawa S. // Science. 2008. V. 319. № 5867. P. 1260–1264.Wahl A.S., Omlor W., Rubio J.C., Chen J.L., Zheng H., Schröter A., Gullo M., Weinmann O., Kobayashi K., Helmchen F., et al. // Science. 2014. V. 344. № 6189. P. 1250–1255.Kinoshita M., Matsui R., Kato S., Hasegawa T., Kasahara H., Isa K., Watakabe A., Yamamori T., Nishimura Y., Alstermark B., et al. // Nature. 2012. V. 487. № 7406. P. 235–238.Atasoy D., Sternson S.M. // Physiol. Rev. 2018. V. 98. № 1. P. 391–418.Song K., Wang H., Kamm G.B., Pohle J., Reis F. de C., Heppenstall P., Wende H., Siemens J. // Science. 2016. V. 353. № 6306. P. 1393–1398.Zemelman B.V., Nesnas N., Lee G.A., Miesenbock G. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003. V. 100. № 3. P. 1352–1357.Arenkiel B.R., Klein M.E., Davison I.G., Katz L.C., Ehlers M.D. // Nat. Methods. 2008. V. 5. № 4. P. 299–302.Güler A.D., Rainwater A., Parker J.G., Jones G.L., Argilli E., Arenkiel B.R., Ehlers M.D., Bonci A., Zweifel L.S., Palmiter R.D. // Nat. Commun. 2012. V. 3. P. 746.Dietrich M.O., Zimmer M.R., Bober J., Horvath T.L. // Cell. 2015. V. 160. № 6. P. 1222–1232.Wang S., Bian C., Yang J., Arora V., Gao Y., Wei F., Chung M.-K. // eNeuro. V. 7. № 3. P. ENEURO.0118-20.2020.Sine S.M., Engel A.G. // Nature. 2006. V. 440. № 7083. P. 448–455.Cheng Q., Kulli J.C., Yang J. // J. Neurosci. 2001. V. 21. № 10. P. 3419–3428.Slimko E.M., McKinney S., Anderson D.J., Davidson N., Lester H.A. // J. Neurosci. 2002. V. 22. № 17. P. 7373–7379.Lerchner W., Xiao C., Nashmi R., Slimko E.M., van Trigt L., Lester H.A., Anderson D.J. // Neuron. 2007. V. 54. № 1. P. 35–49.Lin D., Boyle M.P., Dollar P., Lee H., Lein E.S., Perona P., Anderson D.J. // Nature. 2011. V. 470. № 7333. P. 221–226.Obenhaus H.A., Rozov A., Bertocchi I., Tang W., Kirsch J., Betz H., Sprengel R. // Front. Mol. Neurosci. 2016. V. 9. P. 75.Islam R., Keramidas A., Xu L., Durisic N., Sah P., Lynch J.W. // ACS Chem. Neurosci. 2016. V. 7. № 12. P. 1647–1657.Sternson S.M., Roth B.L. // Annu. Rev. Neurosci. 2014. V. 37. P. 387–407.Magnus C.J., Lee P.H., Atasoy D., Su H.H., Looger L.L., Sternson S.M. // Science. 2011. V. 333. № 6047. P. 1292–1296.Eiselé J.L., Bertrand S., Galzi J.L., Devillers-Thiéry A., Changeux J.P., Bertrand D. // Nature. 1993. V. 366. № 6454. P. 479–483.Magnus C.J., Lee P.H., Bonaventura J., Zemla R., Gomez J.L., Ramirez M.H., Hu X., Galvan A., Basu J., Michaelides M., et al. // Science. 2019. V. 364. № 6436. P. eaav5282.Donato F., Rompani S.B., Caroni P. // Nature. 2013. V. 504. № 7479. P. 272–276.Lovett-Barron M., Kaifosh P., Kheirbek M.A., Danielson N., Zaremba J.D., Reardon T.R., Turi G.F., Hen R., Zemelman B.V., Losonczy A. // Science. 2014. V. 343. № 6173. P. 857–863.Donato F., Chowdhury A., Lahr M., Caroni P. // Neuron. 2015. V. 85. № 4. P. 770–786.Basu J., Zaremba J.D., Cheung S.K., Hitti F.L., Zemelman B.V., Losonczy A., Siegelbaum S.A. // Science. 2016. V. 351. № 6269. P. aaa5694.Karunakaran S., Chowdhury A., Donato F., Quairiaux C., Michel C.M., Caroni P. // Nat. Neurosci. 2016. V. 19. № 3. P. 454–464.Betley J.N., Xu S., Cao Z.F.H., Gong R., Magnus C.J., Yu Y., Sternson S.M. // Nature. 2015. V. 521. № 7551. P. 180–185.Esposito M.S., Capelli P., Arber S. // Nature. 2014. V. 508. № 7496. P. 351–356.Muñoz W., Tremblay R., Levenstein D., Rudy B. // Science. 2017. V. 355. № 6328. P. 954–959.Vogt N. // Nat. Methods. 2019. V. 16. № 5. P. 363.Strader C.D., Gaffney T., Sugg E.E., Candelore M.R., Keys R., Patchett A.A., Dixon R.A. // J. Biol. Chem. 1991. V. 266. № 1. P. 5–8.Small K.M., Brown K.M., Forbes S.L., Liggett S.B. // J. Biol. Chem. 2001. V. 276. № 34. P. 31596–31601.Coward P., Wada H.G., Falk M.S., Chan S.D., Meng F., Akil H., Conklin B.R. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. № 1. P. 352–357.Conklin B.R., Hsiao E.C., Claeysen S., Dumuis A., Srinivasan S., Forsayeth J.R., Guettier J.-M., Chang W.C., Pei Y., McCarthy K.D., et al. // Nat. Methods. 2008. V. 5. № 8. P. 673–678.Redfern C.H., Coward P., Degtyarev M.Y., Lee E.K., Kwa A.T., Hennighausen L., Bujard H., Fishman G.I., Conklin B.R. // Nat. Biotechnol. 1999. V. 17. № 2. P. 165–169.Zhao G.Q., Zhang Y., Hoon M.A., Chandrashekar J., Erlenbach I., Ryba N.J.P., Zuker C.S. // Cell. 2003. V. 115. № 3. P. 255–266.Mueller K.L., Hoon M.A., Erlenbach I., Chandrashekar J., Zuker C.S., Ryba N.J.P. // Nature. 2005. V. 434. № 7030. P. 225–229.Zhu H., Roth B.L. // Int. J. Neuropsychopharmacol. 2014. V. 18. № 1. P. pyu007.Armbruster B.N., Roth B.L. // J. Biol. Chem. 2005. V. 280. № 7. P. 5129–5132.Armbruster B.N., Li X., Pausch M.H., Herlitze S., Roth B.L. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007. V. 104. № 12. P. 5163–5168.Alexander G.M., Rogan S.C., Abbas A.I., Armbruster B.N., Pei Y., Allen J.A., Nonneman R.J., Hartmann J., Moy S.S., Nicolelis M.A., et al. // Neuron. 2009. V. 63. № 1. P. 27–39.Guettier J.-M., Gautam D., Scarselli M., Ruiz de Azua I., Li J.H., Rosemond E., Ma X., Gonzalez F.J., Armbruster B.N., Lu H., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009. V. 106. № 45. P. 19197–19202.Farrell M.S., Pei Y., Wan Y., Yadav P.N., Daigle T.L., Urban D.J., Lee H.-M., Sciaky N., Simmons A., Nonneman R.J., et al. // Neuropsychopharmacology. 2013. V. 38. № 5. P. 854–862.Whissell P.D., Tohyama S., Martin L.J. // Front. Genet. 2016. V. 7. P. 70.Mahler S.V., Vazey E.M., Beckley J.T., Keistler C.R., McGlinchey E.M., Kaufling J., Wilson S.P., Deisseroth K., Woodward J.J., Aston-Jones G. // Nat. Neurosci. 2014. V. 17. № 4. P. 577–585.Stachniak T.J., Ghosh A., Sternson S.M. // Neuron. 2014. V. 82. № 4. P. 797–808.Nakajima K., Wess J. // Mol. Pharmacol. 2012. V. 82. № 4. P. 575–582.Vardy E., Robinson J.E., Li C., Olsen R.H.J., DiBerto J.F., Giguere P.M., Sassano F.M., Huang X.-P., Zhu H., Urban D.J., et al. // Neuron. 2015. V. 86. № 4. P. 936–946.Roth B.L. // Neuron. 2016. V. 89. № 4. P. 683–694.MacLaren D.A.A., Browne R.W., Shaw J.K., Krishnan Radhakrishnan S., Khare P., España R.A., Clark S.D. // eNeuro. V. 3. № 5. P. ENEURO.0219-16.2016.Gomez J.L., Bonaventura J., Lesniak W., Mathews W.B., Sysa-Shah P., Rodriguez L.A., Ellis R.J., Richie C.T., Harvey B.K., Dannals R.F., et al. // Science. 2017. V. 357. № 6350. P. 503–507.Bonaventura J., Eldridge M.A.G., Hu F., Gomez J.L., Sanchez-Soto M., Abramyan A.M., Lam S., Boehm M.A., Ruiz C., Farrell M.R., et al. // Nat. Commun. 2019. V. 10. № 1. P. 4627.Nagai Y., Miyakawa N., Takuwa H., Hori Y., Oyama K., Ji B., Takahashi M., Huang X.-P., Slocum S.T., DiBerto J.F., et al. // Nat. Neurosci. 2020. V. 23. № 9. P. 1157–1167.Szablowski J.O., Lee-Gosselin A., Lue B., Malounda D., Shapiro M.G. // Nat. Biomed. Eng. 2018. V. 2. № 7. P. 475–484.Rao S., Chen R., LaRocca A.A., Christiansen M.G., Senko A.W., Shi C.H., Chiang P.-H., Varnavides G., Xue J., Zhou Y., et al. // Nat. Nanotechnol. 2019. V. 14. № 10. P. 967–973.Jaiswal P.B., Mistretta O.C., Ward P.J., English A.W. // Brain Sci. 2018. V. 8. № 5. P. 93.Wall N.R., Neumann P.A., Beier K.T., Mokhtari A.K., Luo L., Malenka R.C. // Neuron. 2019. V. 104. № 5. P. 916–930.e5.Zhang D., Yan X., She L., Wen Y., Poo M.-M. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2020. V. 117. № 33. P. 20254–20264.Peeters L.M., Hinz R., Detrez J.R., Missault S., De Vos W.H., Verhoye M., van der Linden A., Keliris G.A. // Neuroimage. 2020. V. 220. P. 117088.Marissal T., Salazar R.F., Bertollini C., Mutel S., De Roo M., Rodriguez I., Müller D., Carleton A. // Nat. Neurosci. 2018. V. 21. № 10. P. 1412–1420.Mukherjee A., Carvalho F., Eliez S., Caroni P. // Cell. 2019. V. 178. № 6. P. 1387–1402.e14.Krishnan V., Stoppel D.C., Nong Y., Johnson M.A., Nadler M.J.S., Ozkaynak E., Teng B.L., Nagakura I., Mohammad F., Silva M.A., et al. // Nature. 2017. V. 543. № 7646. P. 507–512.Trakoshis S., Martínez-Cañada P., Rocchi F., Canella C., You W., Chakrabarti B., Ruigrok A.N., Bullmore E.T., Suckling J., Markicevic M., et al. // Elife. 2020. V. 9. P. e55684.Bariselli S., Miyazaki N.L., Creed M.C., Kravitz A.V. // Nat. Commun. 2020. V. 11. № 1. P. 3996.Valyear M.D., Glovaci I., Zaari A., Lahlou S., Trujillo-Pisanty I., Andrew Chapman C., Chaudhri N. // Nat. Commun. 2020. V. 11. № 1. P. 3764.Cuzon Carlson V.C., Gremel C.M., Lovinger D.M. // Nat. Commun. 2020. V. 11. № 1. P. 2555.Adamsky A., Kol A., Kreisel T., Doron A., Ozeri-Engelhard N., Melcer T., Refaeli R., Horn H., Regev L., Groysman M., et al. // Cell. 2018. V. 174. № 1. P. 59–71.e14.Khalaf O., Resch S., Dixsaut L., Gorden V., Glauser L., Gräff J. // Science. 2018. V. 360. № 6394. P. 1239–1242.Zhu B., Eom J., Hunt R.F. // Nat. Commun. 2019. V. 10. № 1. P. 5156.Shrestha P., Ayata P., Herrero-Vidal P., Longo F., Gastone A., LeDoux J.E., Heintz N., Klann E. // Nat. Neurosci. 2020. V. 23. № 2. P. 281–292.Keinath A.T., Nieto-Posadas A., Robinson J.C., Brandon M.P. // Nat. Commun. 2020. V. 11. № 1. P. 3026.Eban-Rothschild A., Rothschild G., Giardino W.J., Jones J.R., de Lecea L. // Nat. Neurosci. 2016. V. 19. № 10. P. 1356–1366.Holth J.K., Fritschi S.K., Wang C., Pedersen N.P., Cirrito J.R., Mahan T.E., Finn M.B., Manis M., Geerling J.C., Fuller P.M., et al. // Science. 2019. V. 363. № 6429. P. 880–884.Feng H., Wen S.-Y., Qiao Q.-C., Pang Y.-J., Wang S.-Y., Li H.-Y., Cai J., Zhang K.-X., Chen J., Hu Z.-A., et al. // Nat. Commun. 2020. V. 11. № 1. P. 3661.Fleury Curado T., Pho H., Freire C., Amorim M.R., Bonaventura J., Kim L.J., Lee R., Cabassa M.E., Streeter S.R., Branco L.G., et al. // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2020. V. 203. № 1. P. 102–110.Ewbank S.N., Campos C.A., Chen J.Y., Bowen A.J., Padilla S.L., Dempsey J.L., Cui J.Y., Palmiter R.D. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2020. V. 117. № 34. P. 20874–20880.Tan H.-E., Sisti A.C., Jin H., Vignovich M., Villavicencio M., Tsang K.S., Goffer Y., Zuker C.S. // Nature. 2020. V. 580. № 7804. P. 511–516.Muller P.A., Schneeberger M., Matheis F., Wang P., Kerner Z., Ilanges A., Pellegrino K., Del Mármol J., Castro T.B.R., Furuichi M., et al. // Nature. 2020. V. 583. № 7816. P. 441–446.Zhang B., Ma S., Rachmin I., He M., Baral P., Choi S., Gonçalves W.A., Shwartz Y., Fast E.M., Su Y., et al. // Nature. 2020. V. 577. № 7792. P. 676–681.Barbier M., Chometton S., Pautrat A., Miguet-Alfonsi C., Datiche F., Gascuel J., Fellmann D., Peterschmitt Y., Coizet V., Risold P.-Y. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2020. V. 117. № 27. P. 15967–15976.Barbano M.F., Wang H.-L., Zhang S., Miranda-Barrientos J., Estrin D.J., Figueroa-González A., Liu B., Barker D.J., Morales M. // Neuron. 2020. V. 107. № 2. P. 368–382.e8.Nabel E.M., Garkun Y., Koike H., Sadahiro M., Liang A., Norman K.J., Taccheri G., Demars M.P., Im S., Caro K., et al. // Nat. Commun. 2020. V. 11. № 1. P. 3983.Bendesky A., Kwon Y.-M., Lassance J.-M., Lewarch C.L., Yao S., Peterson B.K., He M.X., Dulac C., Hoekstra H.E. // Nature. 2017. V. 544. № 7651. P. 434–439.Tasaka G.-I., Feigin L., Maor I., Groysman M., DeNardo L.A., Schiavo J.K., Froemke R.C., Luo L., Mizrahi A. // Neuron. 2020. V. 107. № 3. P. 566–579.e7.Kondoh K., Lu Z., Ye X., Olson D.P., Lowell B.B., Buck L.B. // Nature. 2016. V. 532. № 7597. P. 103–106.Tong W.H., Abdulai-Saiku S., Vyas A. // Neuroendocrinology. 2020. V. 111. № 6. P. 505–520.Shchepinova M.M., Hanyaloglu A.C., Frost G.S., Tate E.W. // Curr. Opin. Chem. Biol. 2020. V. 56. P. 98–110.Parker K.E., Pedersen C.E., Gomez A.M., Spangler S.M., Walicki M.C., Feng S.Y., Stewart S.L., Otis J.M., Al-Hasani R., McCall J.G., et al. // Cell. 2019. V. 178. № 3. P. 653–671.e19.Han W., Tellez L.A., Rangel M.J., Motta S.C., Zhang X., Perez I.O., Canteras N.S., Shammah-Lagnado S.J., van den Pol A.N., de Araujo I.E. // Cell. 2017. V. 168. № 1–2. P. 311–324.e18.Mu Y., Bennett D.V., Rubinov M., Narayan S., Yang C.-T., Tanimoto M., Mensh B.D., Looger L.L., Ahrens M.B. // Cell. 2019. V. 178. № 1. P. 27–43.e19.Gizowski C., Bourque C.W. // Nature. 2020. V. 583. № 7816. P. 421–424.Hughes A.N., Appel B. // Nat. Neurosci. 2020. V. 23. № 9. P. 1055–1066.Chen B., Xu C., Wang Y., Lin W., Wang Y., Chen L., Cheng H., Xu L., Hu T., Zhao J., et al. // Nat. Commun. 2020. V. 11. № 1. P. 923.Zhong P., Zhang Z., Barger Z., Ma C., Liu D., Ding X., Dan Y. // Neuron. 2019. V. 104. № 4. P. 795–809.e6.Bai L., Mesgarzadeh S., Ramesh K.S., Huey E.L., Liu Y., Gray L.A., Aitken T.J., Chen Y., Beutler L.R., Ahn J.S., et al. // Cell. 2019. V. 179. № 5. P. 1129–1143.e23.Yin L., Li L., Deng J., Wang D., Guo Y., Zhang X., Li H., Zhao S., Zhong H., Dong H. // Front. Neural Circuits. 2019. V. 13. P. 73.Lima S.Q., Miesenböck G. // Cell. 2005. V. 121. № 1. P. 141–152.Banghart M., Borges K., Isacoff E., Trauner D., Kramer R.H. // Nat. Neurosci. 2004. V. 7. № 12. P. 1381–1386.Volgraf M., Gorostiza P., Numano R., Kramer R.H., Isacoff E.Y., Trauner D. // Nat. Chem. Biol. 2006. V. 2. № 1. P. 47–52.Fortin D.L., Banghart M.R., Dunn T.W., Borges K., Wagenaar D.A., Gaudry Q., Karakossian M.H., Otis T.S., Kristan W.B., Trauner D., et al. // Nat. Methods. 2008. V. 5. № 4. P. 331–338.Fortin D.L., Dunn T.W., Fedorchak A., Allen D., Montpetit R., Banghart M.R., Trauner D., Adelman J.P., Kramer R.H. // J. Neurophysiol. 2011. V. 106. № 1. P. 488–496.Tochitsky I., Banghart M.R., Mourot A., Yao J.Z., Gaub B., Kramer R.H., Trauner D. // Nat. Chem. 2012. V. 4. № 2. P. 105–111.Szobota S., Gorostiza P., Del Bene F., Wyart C., Fortin D.L., Kolstad K.D., Tulyathan O., Volgraf M., Numano R., Aaron H.L., et al. // Neuron. 2007. V. 54. № 4. P. 535–545.Wyart C., Del Bene F., Warp E., Scott E.K., Trauner D., Baier H., Isacoff E.Y. // Nature. 2009. V. 461. № 7262. P. 407–410.Donthamsetti P.C., Broichhagen J., Vyklicky V., Stanley C., Fu Z., Visel M., Levitz J.L., Javitch J.A., Trauner D., Isacoff E.Y. // J. Am. Chem. Soc. 2019. V. 141. № 29. P. 11522–11530.Qian W., Kumar N., Roginskaya V., Fouquerel E., Opresko P.L., Shiva S., Watkins S.C., Kolodieznyi D., Bruchez M.P., van Houten B. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2019. V. 116. № 37. P. 18435–18444.Berglund K., Clissold K., Li H.E., Wen L., Park S.Y., Gleixner J., Klein M.E., Lu D., Barter J.W., Rossi M.A., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2016. V. 113. № 3. P. E358–E367.Park S.Y., Song S.-H., Palmateer B., Pal A., Petersen E.D., Shall G.P., Welchko R.M., Ibata K., Miyawaki A., Augustine G.J., et al. // J. Neurosci. Res. 2020. V. 98. № 3. P. 410–421.Zenchak J.R., Palmateer B., Dorka N., Brown T.M., Wagner L.-M., Medendorp W.E., Petersen E.D., Prakash M., Hochgeschwender U. // J. Neurosci. Res. 2020. V. 98. № 3. P. 458–468.Berglund K., Fernandez A.M., Gutekunst C.-A.N., Hochgeschwender U., Gross R.E. // J. Neurosci. Res. 2020. V. 98. № 3. P. 422–436.Gomez-Ramirez M., More A.I., Friedman N.G., Hochgeschwender U., Moore C.I. // J. Neurosci. Res. 2020. V. 98. № 3. P. 471–480.Method of the Year 2010. // Nat. Methods. 2011. V. 8. № 1. P. 1. doi: 10.1038/nmeth.f.321.News Staff. // Science. 2010. V. 330. № 6011. P. 1612–1613.Ibsen S., Tong A., Schutt C., Esener S., Chalasani S.H. // Nat. Commun. 2015. V. 6. P. 8264.Wheeler M.A., Smith C.J., Ottolini M., Barker B.S., Purohit A.M., Grippo R.M., Gaykema R.P., Spano A.J., Beenhakker M.P., Kucenas S., et al. // Nat. Neurosci. 2016. V. 19. № 5. P. 756–761.