乔治亚州立大学的一个研究小组开发了一种检测细胞内钙活性的新方法。该研究由Regents的化学教授Jenny Yang领导，证明了红色生物传感器的有效性，它可以直接监测细胞内特定位置的钙，这一发现可能有助于更好地理解人类疾病的分子基础。
钙对许多生理过程都是必不可少的，包括肌肉、神经、循环和消化系统的健康和功能。钙可以放大细胞内引起反应的信号分子，控制神经递质(从神经元传递信号的化学信使)的释放，触发肌肉细胞的收缩并帮助受精。钙对正常的骨形成也很重要，细胞内的许多过程都需要或使用钙。
鉴于这一广泛的功能，钙的运动和水平可以作为生物机制和变化的良好指标。然而，先前开发钙传感器工具的尝试，可以监测快速的信号变化被证明是有限的，因为传感器的反应缓慢。
“挑战是如何在非常具体的地点捕捉这些快速变化，”杨说，他也是诊断和治疗中心的副主任和高级转化成像设施的主任。“例如，如果我的肌肉受伤，肌肉细胞的钙离子会发生特定的变化，而且变化非常快。”
为了更好地捕捉这些信号，Yang和她的同事们发明了一种方法，在几种荧光蛋白的表面设计一个钙结合位点。这项发表在《Angewandte Chemie》杂志上的研究表明，被称为R-CatchER的红色钙传感器在检测多种细胞类型的钙信号方面非常敏感。这一发现是杨和她的团队的一个突破，他们花了几十年的时间来开发和改进他们的技术。他们最近在《iScience》杂志上发表了一篇关于绿色钙传感器G-CatchER+开发的论文。
“我们使用的蛋白质能够识别短暂的变化，并直接测量钙的活性，”杨说。“我们可以监测健康细胞中的钙含量，并观察它们在疾病状态下的变化。”
最终R-CatchER可用于实验室研究和研究;例如，确定钙的变化和特定疾病之间是否有联系。他们的技术还可以帮助药物发现。
“我们有一种独特的方法来理解钙是如何控制衰老事件或疾病状态的。这个工具可以告诉科学家哪些信号通路与一种疾病有关，以及当使用一种药物化合物治疗时它是如何变化的。”“它可以显示药物需要针对的特定位置才能有效。”
研究人员说，下一步是将这项技术应用于动物模型，以帮助更好地理解各种细胞事件是如何与疾病有关的。
杨绛被称为“钙组学”领域的先驱，该领域包括蛋白质化学、生物学、细胞生物学和神经科学，以开发计算研究和钙传感器工具。2019年，她被选为国家发明家研究院院士，以表彰她的工作。
该研究的共同作者包括化学博士生邓晓南、化学教授唐纳德·哈梅尔伯格和化学博士后姚新秋。
参考:
肖 南邓,鑫 ‐Qiu Yao, Ken Berglund, Bin Dong, Daniel Ouedraogo, Mohammad A. Ghane, You Zhuo, Cheyenne McBean, Zheng Zachory Wei, Samer Gozem, Shan p Yu, Ling Wei, Ning Fang, Angela M. Mabb, Giovanni Gadda, Do nald Hamelberg, Jenny J. Yang。调节蛋白质动力学感觉快速内质层 网钙动力学。《应用化学》能得到 最终版、2021;60 (43): 23289 DOI: 10.1002/ annie .202108443
