GCaMP

GCaMP este un marker de calciu codat genetic (GECI), dezvoltat inițial de Junichi Nakai. GCaMP rezultă din asamblarea unei proteine ​​fluorescente verzi (EGFP), a unei proteine ​​cu calciu modulat ( calmodulină ) și a M13, o peptidă a unei kinaze cu lanț ușor de reglementare miozină II. Avantajul GECI este că poate fi studiat în organismele vii . Primul șoarece transgenic care exprimă GCaMP a fost creat în 2004 și GCaMP a fost ulterior îmbunătățit la GCaMP2, stabil la temperatura corpului mamiferelor , permițând primele înregistrări ale datelor in vivo la mamifere utilizând un GECI. Succesiv, GCaMP-urile au fost modificate în GCaMP3 și GCaMP-X, îmbunătățind astfel amplitudinea semnalului fluorescent și îmbunătățind raportul semnal / zgomot . GECI fluorescente roșii, numite „RCaMPs”, au fost, de asemenea, dezvoltate pentru a permite analiza imaginilor multispectrale.

EGFP este modificat circular astfel încât domeniile sale N- și C-terminale să fie fuzionate împreună creând un nou domeniu terminal în centrul proteinei . Calmodulina și M13 sunt apoi fuzionate cu acest nou domeniu terminal. Calmodulina este o proteină capabilă să se asocieze cu patru ioni de calciu datorită principalelor sale motive EF . Când este în contact cu calciu, calmodulina suferă o schimbare conformațională demascând locul de legare la lanțurile elicoidale ale proteinelor sale țintă, cum ar fi M13. În absența calciului, proteina EGFP circularizată nu este fluorescentă din cauza protonației cromoforului său de către apă, reducând absorbția sa la lungimile de undă de excitare. Schimbarea conformațională datorată legării calciului la calmodulină împiedică această acțiune a apei, permite deprotonarea cromoforului și fluorescența strălucitoare.

Referințe

  1. (în) Nakai J Ohkura M, K Imoto, "  O sondă înaltă Ca-2 (semnal-zgomot) compusă dintr-o singură proteină fluorescentă verde  " , Nature Biotechnology , Vol.  19, n o  2Februarie 2001, p.  137–41 ( PMID  11175727 , DOI  10.1038 / 84397 , S2CID  30254550 )
  2. (în) Ji G, Feldman ME, Deng KY, Greene KS, Wilson J, Lee JC, Johnston RC Rishniw million Tallini Y, Zhang J, Wier WG, Blaustein MP, Xin HB Nakai J Kotlikoff MI "  Ca2 + -sensing transgenic șoareci: semnalizare postsinaptică în mușchiul neted  ” , The Journal of Biological Chemistry , vol.  279, nr .  20,Mai 2004, p.  21461–8 ( PMID  14990564 , DOI  10.1074 / jbc.m401084200 )
  3. (ro) 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 signal cellular in the heart in vivo: Cardiac of the high-signal Ca2 + indicator GCaMP2  ” , Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , vol.  103, nr .  12,Martie 2006, p.  4753–8 ( PMID  16537386 , PMCID  1450242 , DOI  10.1073 / pnas.0509378103 , Bibcode  2006PNAS..103.4753T )
  4. (ro) 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 neuronal activity in viermi, muște și șoareci cu indicatori de calciu GCaMP îmbunătățiți  ” , Nature Methods , vol.  6, n o  12,decembrie 2009, p.  875–81 ( PMID  19898485 , PMCID  2858873 , DOI  10.1038 / nmeth.1398 )
  5. (în) Yaxiong Yang , Nan Liu , Yuanyuan He , Yuxia Liu Lin Ge , Linzhi Zou Sen Song , Wei Xiong și Xiaodong Liu , „  Senzor de calciu îmbunătățit GCaMP-X depășește perturbările canalului de calciu induse de calmodulină în GCaMP  ” , Natura Comunicări , vol.  9, n o  1,17 aprilie 2018, p.  1504 ( ISSN  2041-1723 , PMID  29666364 , PMCID  5904127 , DOI  10.1038 / s41467-018-03719-6 , Bibcode  2018NatCo ... 9.1504Y )
  6. (ro) 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, „  Indicatori de calciu codați genetic pentru imagistica activității neuronale multicolore și combinație cu optogenetică  ” , Frontiere în neuroștiințe moleculare , vol.  6,2013, p.  2 ( PMID  23459413 , PMCID  3586699 , DOI  10.3389 / fnmol.2013.00002 )
  7. (în) Zhao Y, Araki S, Wu J, Teramoto T, Chang YF, Nakano M, Abdelfattah AS, Fujiwara M, Ishihara T, Nagai T, Campbell RE, "  O gamă extinsă de indicatori Ca²⁺ codificați genetic  " , Știință , vol.  333, nr .  6051,septembrie 2011, p.  1888–91 ( PMID  21903779 , PMCID  3560286 , DOI  10.1126 / science.1208592 )
  8. (în) Wang Q, Shui B Kotlikoff MI, Sondermann H, "  Baza structurală pentru detectarea calciului prin GCaMP2  " , Structura , vol.  16, n o  12,decembrie 2008, p.  1817–27 ( PMID  19081058 , PMCID  2614139 , DOI  10.1016 / j.str.2008.10.008 )
  9. (în) Akerboom J Rivera JD Guilbe MM Malave EC Hernandez HH Tian L, Hires SA, Marvin JS, Looger LL Schreiter ER, "  Structurile cristaline ale calciului GCaMP senzorilor dezvăluie mecanismul modificărilor de semnal de fluorescenta si ajuta proiectarea rațională  “ , Revista de chimie biologică , vol.  284, nr .  10,Martie 2009, p.  6455–64 ( PMID  19098007 , PMCID  2649101 , DOI  10.1074 / jbc.m807657200 )

Vezi și tu