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北大细胞钙信号研究团队成功探测纳米钙火花

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来源: 作者: 2019-05-16 19:01:37

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钙离子是所有动植物细胞内的信号物资,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进程。日前,北京大学研究人员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。研究论文“Imaging Ca2+ Nanosparks in Heart with a New Targeted Biosensor”于11月20日发表于Circulation Research。

早在1993年,程和平等发现了细胞钙信号的基本单位——钙火花(Calcium spark)。其后20年来超微结构研究表明,钙火花的中心点有成簇排列的钙释放通道阵列,居于由两片细胞膜构成的厚纳米的空间中。这种通道阵列是如何开启的?开启后所释放的钙离子是如何扩散形成微米尺度的钙火花的?这些是钙火花研究领域的核心问题。

本项研究中,尚维、路福建等巧妙地设计了新的实验方法。他们通过基因操作,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会聚于通道阵列中,并且锚定在细胞膜上而限制其自由扩散(上图)。借助于新实验方法的高灵敏度和定位精度,他们成功观测到纳米空间内毫秒量级的钙信号动态(下图),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,研究人员发现通道阵列的开启其实不总是“全或无”的,增进了对钙火花构成机制的认识。在一次心肌细胞收缩进程中,细胞萧亚轩疑与柯震东出游网友批男方无进取心
电生理信号触发上万个纳米钙火花,新技术可以精确测定这些事件的时间次序和空间模式,为揭露心衰和心律失常伴随的钙信号紊乱的成因提供了利器。另外,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。

本项实验研究在北京大学分子医学研究所程和平、陈良怡实验室和生命科学学院王世强实验室完成,并与英国Bristol大学Cannell实验室合作展开模型分析,受到国家基金委“细胞钙信号创新研究”和科技部973项目等资金支持。北京大学分子医学研究所研究生尚维、路福建同学为论文的共同第一作者。

论文链接:养生贵在良好习惯 向孔子学习“八不食”
>网络电影《深夜我带你回家》即将首映
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