科学家开发新传感器以捕获细胞中的钙活性-盎真小谈

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简介：钙在许多生理过程中都是必不可少的。众所周知，钙对骨骼形成也很重要。细胞中的许多过程需要或使用钙。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，由于所报告的传感器响应缓慢，先前开发钙传感器工具以监测快速信号变化的尝试被证明是有限的。最近，研究小组开发了一种新的传感器来捕获细胞中的钙活性。

佐治亚州立大学的一组研究人员开发了一种检测细胞钙活性的新方法。该研究由主任化学教授 Jenny Yang 领导，证明了红色生物传感器的有效性，该传感器可以直接监测细胞特定位置的钙。这一发现有助于更好地了解人类疾病的分子基础。

钙对许多生理过程至关重要，包括肌肉、神经、循环系统和消化系统的健康和功能。钙增强细胞中的信号分子，控制神经递质（传递神经元信号的化学信使）的释放，触发肌肉细胞的收缩，并帮助受精。钙对于骨骼形成也很重要，细胞中的许多过程都需要或使用钙。

鉴于这种广泛的功能，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，由于所报告的传感器响应缓慢，先前开发可以监测快速信号变化的钙传感器工具的尝试已被证明是有限的。

杨（诊断和治疗中心副主任兼高级转化成像设施主任）说：“我们面临的挑战是如何捕捉这些非常特定位置的快速变化，例如，如果我的肌肉受伤，有一个肌肉细胞中特定的钙变化会很快发生。”

为了更好地捕捉这些信号，Yang 和她的同事发明了一种方法来检测表面上的钙结合位点。这项发表在 Angewandte Chemie 上的题为“Tuning Protein Dynamics to Sense Rapid Endoplasmic-Reticulum Calcium Dynamics”的研究表明，称为 R-CatchER 的红钙传感器在检测各种细胞中的钙信号方面非常有用。敏感的。

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这一发现对杨和她的团队来说是一个突破，他们花了开发和完善这项技术花了几十年的时间。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，题目是“Rapid subcellularcalcium response and dynamics by cacal sensor G-CatchER+”。

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杨说：“我们使用的蛋白质可以识别瞬时变化并直接测量钙的活性。我们可以监测健康细胞中的钙事件，看看它们是否处于疾病状态，状态如何变化。”

最后，R-CatchER 可用于实验室研究和探索。例如，确定钙变化与特定疾病之间是否存在联系。他们的技术也有助于药物发现。

“我们有一种独特的方法来了解钙是如何控制衰老事件或疾病状态的。这项技术可以告诉科学家确切的信号通路与疾病有关，以及当它用药物化合物治疗时它会如何变化。它可以显示药物发挥作用所需的特定目标。”

研究人员表示，下一步是将该技术应用于动物模型，以帮助更好地了解各种细胞事件与疾病的关系。

Yang 是该领域（她称之为“钙组学”）的先驱，该领域结合了蛋白质化学、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，她被选为美国国家发明家学会的成员，以表彰她的工作。

该研究的共同作者包括化学博士生邓小南、化学教授唐纳德·哈梅尔伯格和化学博士后姚新秋。

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