2023年9月,基于课题组近期开发出一系列新型检测钙信号的荧光蛋白探针“NEMO”的研究工作,王友军教授课题组受邀于Clinical And Translational Medicine (IF: 10.6)发表题为“Finding NEMO: The quest for next-generation genetically encoded calcium indicators”的评论性文章,评述钙指示剂的研究进展。2021级博士研究生谷文佳和已毕业博士李佳为该文章的共同第一作者,王友军教授为该文章的通讯作者。
钙离子是真核细胞中普遍存在的第二信使。游离钙浓度的改变,被称为钙信号,通过振幅、时间和空间的响应特征来编码复杂多样的刺激信息,参与调节广泛的生理机制和病理过程。基因编码的钙指示器(GECIs)在钙信号监测领域应用广泛。典型的GECI包括钙传感器(sensor)和钙报告子(reporter)。钙结合或解离后,传感器通常会发生构象变化,从而改变报告子的光谱特性或亮度,从而通过量化荧光强度的变化来实时观察钙信号。本文回顾了经过近二十年的改造优化,现有GECI如jGCaMP8f等在灵敏度和反应速度的优势,并总结出一系列当前仍有待改善的问题,其中最重要的是GECI的钙反应幅度的分辨率始终有待提高。最近利用更亮的荧光蛋白mNeonGreen,王友军课题组设计出一系列新型名为NEMO的高灵敏GECI。与大多数现有的GECI相比,NEMO在钙信号监测中兼具优越的灵敏度及响应幅度。此外,NEMO的光稳定性好,同时可以抵抗一定的pH波动,使得NEMO具有用于癌症等疾病研究领域的应用价值。总的来说,这些特性使NEMO系列成为监测哺乳动物细胞、组织、活体动物以及植物中钙动态的首选。
本工作受到国家科技部项目(2019YFA0802104)、国家自然科学基金项目(91954205,92254301)和Welch基金项目(BE-1913–20220331)的支持。