高灵敏钙信号荧光蛋白探针“尼莫”问世

源自：中国科学报

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　　（记者：陈彬 通讯员：章晓辉）近日，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室教授章晓辉团队、生命科学学院教授王友军团队与中国科学技术大学教授唐爱辉团队合作，开发构建了一类检测钙信号的新型荧光蛋白探针“尼莫”（NEMO）。该探针具有更强、更精准的定量测定性能。相关成果在线发表于《自然-方法》。
　　生命体的许多活动都离不开钙离子信号分子。在相关领域内被广泛应用的钙探针主要包括有机小分子类探针和遗传编码的（荧光）蛋白探针（GECIs）。其中单荧光GECI工具为GCaMPs系列，由钙感知和荧光反应两大模块组装而成。钙感知模块包含钙结合蛋白（如钙调蛋白CaM）及其靶肽（如M13/RS20），荧光反应模块为环化重排的绿色荧光蛋白cpGFP。
　　科学家发现，通过改变CaM、M13与GFP三个元件之间的连接方式，可改善探针的表现。因此，从2001年最初构建的GCaMP1至2023年最新发展的GCaMP8系列，灵敏度和反应速度显著改善，但它们的反应幅度，即对钙信号大小的分辨率和线性动态范围始终有待提高。
　　对此，团队从增强GECI对钙离子浓度变化的荧光反应大小出发，采用亮度更高的新型荧光蛋白mNeoGreen（mNG）替换广泛使用的cpGFP，结合多种设计及优化策略组合，构建了含几十个候选复合分子的GECI库，并通过系统的钙离子成像筛选和体外鉴定，最终得到了一组名为NEMO的新型GECI探针。
　　与现有的GCaMPs系列探针相比，NEMO的灵敏度及钙反应幅度有了显著提升，在领域中首次实现GECI探针对细胞内钙信号的反应幅度超过100倍；同时具有更好的抗光淬灭能力与pH稳定性，并能实现对钙离子水平的绝对定量测定。

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　　信息：
　　https://doi.org/10.1038/s41592-023-01852-9