GCaMP

GCaMP er en genetisk kodet calcium markør (GECI), oprindeligt udviklet af Junichi Nakai. GCaMP er resultatet af samlingen af ​​et grønt fluorescerende protein (EGFP), et calciummoduleret protein ( calmodulin ) og M13, et peptid af en myosin II regulerende letkædekinase . Fordelen ved GECI er, at den kan studeres i levende organismer . Den første transgene mus, der udtrykker GCaMP, blev oprettet i 2004, og GCaMP blev efterfølgende forbedret til GCaMP2, stabil ved pattedyrs kropstemperatur , hvilket muliggjorde de første in vivo dataoptagelser hos pattedyr ved anvendelse af en GECI. Efterfølgende blev GCaMP'erne modificeret til GCaMP3 og GCaMP-X, hvilket forbedrede amplituden af ​​deres fluorescerende signal og forbedrede deres signal til støjforhold . Røde fluorescerende GECI'er, kaldet “RCaMPs”, er også udviklet til at muliggøre analyse af multispektrale billeder.

EGFP er cirkulært modificeret, så dets N- og C-terminale domæner smeltes sammen, hvilket skaber et nyt terminal domæne i centrum af proteinet . Calmodulin og M13 smeltes derefter til dette nye terminaldomæne. Calmodulin er et protein i stand til at associere med fire calcium ioner takket være sine vigtigste EF -motiver . Når det er i kontakt med calcium, gennemgår calmodulin en konformationsændring, der maskerer dets bindingssted til de spiralformede kæder af dets målproteiner, såsom M13. I fravær af calcium er det cirkulære EGFP-protein ikke fluorescerende på grund af protonationen af dets kromofor med vand, hvilket gør dets absorption ved de exciterende bølgelængder mindre. Konformationsændringen på grund af binding af calcium til calmodulin forhindrer denne vandindvirkning, muliggør deprotonering af kromoforen og lys fluorescens.

Referencer

  1. (in) Nakai J Ohkura M, K Imoto, "  En høj signal-til-støj Ca (2+) sonde sammensat af et enkelt grønt fluorescerende protein  " , Nature Biotechnology , bind.  19, nr .  2Februar 2001, s.  137–41 ( PMID  11175727 , DOI  10.1038 / 84397 , S2CID  30254550 )
  2. (i) Ji G, Feldman ME, Deng KY, Greene KS, Wilson, J., Lee JC, Johnston RC Rishniw millioner tallini Y, Zhang J, Wier WG, Blaustein MP, Xin HB Nakai J Kotlikoff MI "  Ca2 + -registrerende transgene mus: postsynaptisk signalering i glat muskulatur  ” , The Journal of Biological Chemistry , bind.  279, nr .  20,Maj 2004, s.  21461–8 ( PMID  14990564 , DOI  10.1074 / jbc.m401084200 )
  3. (en) Tallini YN, Ohkura M, Choi BR, Ji G, Imoto K, Doran R, Lee J, Plan P, Wilson J, Xin HB Sanbe A, Gulick J, Mathai J, Robbins J, Salama G, Nakai J , Kotlikoff MI, “  Imaging cellulære signaler i hjertet in vivo: Hjerteekspression af det høje signal Ca2 + -indikator GCaMP2  ” , Proceedings of the National Academy of Sciences i De Forenede Stater , bind.  103, nr .  12,Marts 2006, s.  4753–8 ( PMID  16537386 , PMCID  1450242 , DOI  10.1073 / pnas.0509378103 , Bibcode  2006PNAS..103.4753T )
  4. (en) Tian L, Hires SA, Mao T, Huber D, Chiappe ME, Chalasani HS Petreanu L, Akerboom J, McKinney SA, Schreiter ER, Bargmann CI, Jayaraman V, Svoboda K, Looger LL, "  Imaging neural aktivitet i orme, fluer og mus med forbedrede GCaMP-calciumindikatorer  ” , Nature Methods , vol.  6, nr .  12,december 2009, s.  875–81 ( PMID  19898485 , PMCID  2858873 , DOI  10.1038 / nmeth.1398 )
  5. (i) Yaxiong Yang , Nan Liu , Yuanyuan Han , Yuxia Liu Lin Ge , Linzhi Zou Sen Song , Wei Xiong og Xiaodong Liu , "  Forbedret calcium sensor GCaMP-X overvinder calciumkanal forstyrrelser induceret af calmodulin i GCaMP  " , Nature Communications , bind.  9, n o  1,17. april 2018, s.  1504 ( ISSN  2041-1723 , PMID  29666364 , PMCID  5904127 , DOI  10.1038 / s41467-018-03719-6 , Bibcode  2018NatCo ... 9.1504Y )
  6. (da) Akerboom J, Carreras Calderon N, Tian L, Wabnig S, Prigge M, TOLO J Gordus A, Orger MB, Severi KE, Macklin JJ, Patel A, Pulver SR, Wardill TJ, Fischer E, Schüler C, Chen TW, Sarkisyan KS, Marvin JS, Bargmann CI, Kim DS, Kügler S, Lagnado L, Hegemann P, Gottschalk A, Schreiter ER, Looger LL, "  Genetisk kodede calciumindikatorer til multifarvet neural aktivitetsbilleddannelse og kombination med optogenetik  " , Frontiers in Molecular Neuroscience , vol.  6,2013, s.  2 ( PMID  23459413 , PMCID  3586699 , DOI  10.3389 / fnmol.2013.00002 )
  7. (in) Zhao Y, Araki S, Wu J, Teramoto T, Chang YF, Nakano M, Abdelfattah AS, Fujiwara M, Ishihara T, Nagai T, Campbell RE, "  En udvidet vifte af genetisk kodede Ca²⁺ indikatorer  " , Videnskab , vol.  333, nr .  6051,september 2011, s.  1888–91 ( PMID  21903779 , PMCID  3560286 , DOI  10.1126 / science.1208592 )
  8. (in) Wang Q, Shui B Kotlikoff MI, Sondermann H, "  Strukturel basis for calciumføling ved GCaMP2  " , Structure , vol.  16, nr .  12,december 2008, s.  1817–27 ( PMID  19081058 , PMCID  2614139 , DOI  10.1016 / j.str.2008.10.008 )
  9. (in) Akerboom J Rivera JD Guilbe MM Malavé EC Hernandez HH Tian L, Hires SA, Marvin JS, Looger LL Schreiter ER, "  Krystalstrukturer af GCaMP-calciumsensoren afslører mekanismen for ændringer i fluorescenssignal og hjælper rationelt design  " , The Journal of Biological Chemistry , bind.  284, nr .  10,marts 2009, s.  6455–64 ( PMID  19098007 , PMCID  2649101 , DOI  10.1074 / jbc.m807657200 )

Se også