Mikroskopowe obrazowanie jonów wapnia za pomocą genetycznie kodowanych sond

Abstrakt

Jony wapnia są wtórnym przekaźnikiem odgrywającym kluczową rolę w różnych procesach komórkowych. Monitorowanie poziomu jonów wapnia jest niezbędne do zrozumienia tych procesów. Pierwszymi sondami pozwalającymi na mikroskopowe pomiary stężeń jonów wapnia było luminescencyjne białko akworyna oraz sondy chemiczne. Te sondy mają jednak wady ograniczające ich skuteczne zastosowanie w wielu typach eksperymentów. Poznanie sekwencji białka zielonej fluorescencji pochodzącego z meduzy A. victoria i stworzenie jego pierwszych spektralnych wariantów metodami inżynierii genetycznej zainicjowało rozwój genetycznie kodowanych, fluorescencyjnych sond wapniowych. Powstały one z połączenia białka fluorescencyjnego z białkiem wiążącym jony wapnia, najczęściej kalmoduliną. Związanie jonów wapnia przez domenę sensoryczną sondy wpływa na właściwości fluorescencyjne chromoforu, co umożliwia rejestrację sygnałów wapniowych w postaci światła fluorescencji. Sondy tego typu mają wiele zalet i są nieodzowne w prowadzeniu długotrwałych eksperymentów in vivo. Niniejszy artykuł daje przegląd dostępnych obecnie genetycznie kodowanych sond wapniowych, historii ich rozwoju, zastosowań, a także mikroskopowych systemów obrazowania.