推荐一篇发表在JACS上的文章,High-Performance Chemigenetic Potassium Ion Indicator,文章的通讯作者是来自东京大学的Robert E. Campbell教授和Takuya Terai教授,Campbell教授主要从事生物荧光成像工具开发的研究,Terai教授主要从事光活性探针工具开发。
钾离子是细胞中最丰富的金属离子,在几乎所有的生物系统中都起着不可或缺的作用。认识生命系统中钾离子的浓度变化对了解生命系统有重要意义。尽管研究者们已经开发出了多种针对钾离子的生物传感器用于细胞内的钾离子成像,但是,现有的钾离子指示剂通常存在信噪比低、信号波长短不适用于活体成像等一系列缺点,限制了其进一步应用。因此,开发一种对K+和Na+具有高特异性,并且在红色到红外波长范围内具有高荧光响应的新型指示剂仍十分必要。

本文作者开发了对钾离子具有高度特异性的指示剂HaloKbp1,其信号强度和信噪比均高于已有探针,而且其荧光信号波长较长更有利于应用于活体成像之中。他们从针对钙离子的指示剂HaloCaMP中得到启发,在Halo-tag中插入细菌来源的钾离子结合蛋白用于识别钾离子。将Halo-tag的配体和荧光染料偶联用于成像。在共孵育的情况下指示剂的两部分会通过Halo-tag和配体的相互作用形成复合物。钾离子不存在时该复合物的荧光信号较低,当钾离子与其结合蛋白结合后,荧光信号就会显著增强,从而指示钾离子浓度变化。作者经过理性设计、定向进化等步骤对得到的钾离子指示剂进行优化,得到了具有25倍荧光强度变化的优良指示剂。最后,作者将其成功应用与活细胞的钾离子成像之中,并对人源BK钾离子转运蛋白引起的钾离子外流进行了检测。

综上,作者开发了具有高特异性、高信噪比的新型钾离子化学指示剂HaloKbp1,为认识和研究生命活动中钾离子浓度变化提供了新工具。
本文作者:Guo ZH
责任编辑:ZF
原文链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.4c10917
文章引用:DOI:10.1021/jacs.4c10917
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