[发明专利]基因编码钙探针GCaMP-X的设计与应用

说明书

本发明公开了优化改进版的基因编码钙探针GCaMP‑X及其基本应用，该探针的组成包括：GCaMP蛋白；第一氨基酸序列；以及第二氨基酸序列，其中，所述第一氨基酸序列为能够减弱未结合钙离子的钙调蛋白与L型钙通道(LTCC)预结合能力的片段，所述第二氨基酸序列为定位序列(核内、核外等亚细胞区域)，所述第一氨基酸序列位于所述GCaMP蛋白的氮端，所述第二氨基酸序列位于所述GCaMP蛋白的碳端。优化版GCaMP‑X探针相对于现有的GCaMP各版本，消除了对神经元LTCC及其所介导的兴奋‑转录耦联的干扰作用，更客观准确地测量神经元的钙信号。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体地，涉及基因编码的钙离子浓度指示剂及其应用。

背景技术

基因编码的钙离子浓度指示剂(Genetically-Encoded Calcium Indicator，GECIs)是一类能够在特定的细胞位置检测Ca²⁺动力学的生物蛋白类指示剂。GECIs可被划分为三类：(1)基于水母等发光蛋白的生物荧光指示剂，这类指示剂与基于荧光蛋白的指示剂在本质上是不同的，需要分子内一系列的化学反应产生荧光；(2)基于单荧光蛋白的指示剂，这类指示剂包含响应Ca²⁺的成分，如CaM。CaM与荧光蛋白融合，CaM与Ca²⁺的结合情况可以调节荧光基团的质子化程度，从而影响荧光基团的光谱性质。这类指示剂包括Camgaroos，GCaMPs，Pericams等；(3)基于双荧光蛋白之间荧光共振能量转移(Fluorescence Resonance Energy Transfer，FRET)的指示剂，这类指示剂也包含响应Ca²⁺的成分，如CaM或肌钙蛋白。它们被插入两个荧光蛋白之间，与Ca²⁺的结合可改变FRET的效率。这类指示剂包括Cameleons和TN-XXL等。

GECIs中应用最广泛的一类指示剂是GCaMP，相比于其它类型的GECIs，其在胞内钙离子信号检测方面体现出更多的优势，如荧光蛋白更稳定，耐光性更好，对Ca²⁺浓度变化的灵敏性更高，动力学更快等。

然而，目前的基因编码的钙离子浓度指示剂GCaMP仍有待优化。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种优化的GCaMP型基因编码的钙离子浓度指示剂。

需要说明的是，本发明是基于发明人的下列发现和工作而完成的：