2024年5月19日 星期日

程和平、王世强、陈良怡研究组合作首次实现对纳米尺度钙信号的高精度实时观测

 钙离子是所有动植物细胞内的信号物质,调控诸如神经元通讯、心脏搏动、基因表达等复杂多样的生命过程。该团队发展了一种新颖的实验方法,首次实现了对纳米尺度钙信号的高精度实时观测。研究组设计了新的实验方法,通过基因操作,将最新最快的钙荧光蛋白GCaMP6f与定位于纳米空间的内源性蛋白triadin或junctin相连,使得探针分子精准地集聚于通道阵列中,并且锚定在细胞膜上而限制其自由扩散。

借助于新实验方法的高灵敏度和定位精度,成功观测到纳米空间内毫秒量级的钙信号动态,称之为“纳米钙火花”(Calcium nanospark), 其体积仅为钙火花的1/50。通过捕获大量的自发纳米钙火花,发现通道阵列的开启并不总是“全或无”的,促进了对钙火花形成机制的认识。在一次心肌细胞收缩过程中,细胞电生理信号触发上万个纳米钙火花,新技术可精确测定这些事件的时间次序和空间模式,为揭示心衰和心律失常伴随的钙信号紊乱的成因提供了利器。此外,新技术可望广泛应用于各种细胞纳米尺度钙信号的研究当中。

Circulation Research, DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.114.302938.