高性能基因编码钙离子探针——jGCaMP7武汉枢密脑科学技术有限公司

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技术服务信息

服务名称:高性能基因编码钙离子探针——jGCaMP7
服务类别:分子生物学服务 - 病毒转染系统服务
价格:3980元
允许参观:允许参与实验
所在区域:湖北.武汉
更新时间:2019/11/13 10:19:00
浏览人数:108
诚信指数:531点
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使用范围:仅限科研使用,不能应用于临床
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武汉枢密脑科学技术有限公司
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武汉市东湖高新技术开发区光谷七路128号 中科开物产业园枢密脑科学技术有限公司
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430074
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15327213341
传真:
027-65023363
联系人:
李娟
所在区域:
湖北·武汉
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技术服务详细描述

一、高性能基因编码钙离子探针——jGCaMP7

       利用基因编码钙指示剂(genetically encoded calcium indicators,GECIs)测量神经元活动已成为神经科学中广泛使用的方法,GECIs进行钙成像通常用于测量完整神经系统的神经活动,如检测大量神经元胞体的活动,或追踪神经元亚细胞(如轴突、树突和单个突触)的动态。尽管取得了重大进展,但钙成像仍然受到现有GECIs的生物物理特性的限制,包括亲和力、信噪比、灵敏度、半衰期以及动态范围,因此,GECIs在这些方面还有待改进。 2019年6月17日,来自霍华德休斯医学研究所的Karel Svoboda、Loren Looger  Vivek Jayaraman等课题组合作的“GENIE项目组”在顶级期刊《Nature Methods》上发表了题为“High-performance calcium sensors for imagingactivity in neuronal populations and microcompartments”的研究成果。该论文系统地介绍了新一代基因编码的钙离子探针jGCaMP7系列,专门用于检测特定环境下的神经元活动。jGCaMP7包括:jGCaMP7s(灵敏)、jGCaMP7f(快速动力学)、jGCaMP7b(较亮的基线荧光)和jGCaMP7c(高对比度)。jGCaMP7在体内和体外都进行了测试,其性能明显优于GCaMP6。
         研究人员利用在存在或不存在Ca2+时GCaMP的晶体结构,确定了可能影响指示剂关键性质的位置,包括静息荧光和峰值荧光,以及结合和不结合Ca2+的亲和力和动力学。GCaMP包括一个与钙调蛋白(CaM)融合的环状排列GFP(cpGFP)和一个来自肌球蛋白轻链激酶(Rs20,也称为M13)的钙调蛋白结合肽。钙调蛋白依赖的构象变化及其与M13和GFP的相互作用调节GFP发色团环境并影响荧光。对GFP-CaM接口和CaM-M13相互作用接口进行了定点突变(图1a)。通过电极刺激培养的神经元筛选662个变异的jGCaMP7(图1c),继续在体外特性研究中得到了性能优良的jGCaMP7s、jGCaMP7f、jGCaMP7b和jGCaMP7c。其中,jGCaMP7s灵敏性可达GCaMP6s的5倍以上,且速率也快于GCaMP6s;jGCaMP7b灵敏度达到GCaMP6s3倍,荧光亮度增强50%;jGCaMP7c灵敏度是GCaMP6s的2.7倍,且对比度增强;jGCaMP7f反应速率是GCaMP6f 的5倍及GCaMP6s的3倍(图2)。

                                                                           

 
                                                            图1. 分离神经元中jGCaMP7的突变与筛选
                                                                          图2. jGCaMP7的筛选及体外特性研究

        通过优化钙离子探针的 Ca2+亲和力同时进一步提高探针的灵敏度、信噪比、半衰期和动态范围,研发出了jGCaMP7系列。追踪神经元亚细胞的动态对神经环路研究具有重要意义,而树突、轴突等亚细胞结构小,jGCaMP6 灵敏度低,成像保真度不高,而 jGCaMP7s,jGCaMP7f,jGCaMP7b很大程度上提高了在不同钙离子浓度下的灵敏度,jGCaMP7f 同时具有较快的反应速率,这对于神经元亚细胞的动态检测非常重要。
         研究人员随后在在体水平验证了jGCaMP7。在检测jGCaMP7在成年果蝇椭球体神经元的表现中,检测对于闭环视觉刺激下的运动果蝇的树突神经活动,通过双光子成像发现jGCaMP7f相比GCaMP6f表现出更高的检测灵敏度(图3)。通过对小鼠初级视觉皮层双光子成像中,发现jGCaMP7b相比于GCaMP6s能够在更多的树突棘中检测到对视觉刺激的反应(图4)。

                                             图3. jGCaMP7在成年果蝇椭球体神经元中的表现

                                                图4. 树突棘中钙信号的检测

       
目前 jGCaMP7已经被广泛用于线虫、果蝇、斑马鱼、小鼠等多个模式生物的研究。未来GCaMP的改进可能需要最大限度地增加其荧光强度,这将需要对GCaMP骨架进行重大改变,例如用更明亮的荧光蛋白取代cpGFP,用cpGFP发色团重新设计CaM-M13接口,或者使用完全不同的荧光基团。

二、枢密科技jGCaMP7系列钙离子探针列表:


产品编号产品名称启动子Cre/Flp依赖
PT-1421rAAV-CAG-FLEX-jGCaMP7sCAGCre依赖
PT-1422rAAV-CAG-FLEX-jGCaMP7fCAGCre依赖
PT-1423rAAV-CAG-FLEX-jGCaMP7bCAGCre依赖
PT-1424rAAV-CAG-FLEX-jGCaMP7cCAGCre依赖

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