改善されたカルシウムセンサーGCAMP-Xは、GCAMPのカルモジュリンによって誘発されるカルシウムチャネル摂動を克服します

GCAMPは、遺伝的にエンコードされたCa2+インジケーターの一般的なタイプの1つであり、さまざまな副作用に関連しています。ここでは、さまざまなバージョンやアプリケーションにわたって優勢な本質的な問題を発表し、GCAMPを含むCAM（カルモジュリン）がL型カルシウムチャネルのゲーティングとシグナル伝達の両方を妨げることを示しています（CAV1）。GCAMPは、CAV1にとって重要なAPOCAMおよびCA2+/CAMの障害として機能し、CA2+ダイナミクスと遺伝子発現を破壊します。次に、余分なAPOCAM結合モチーフを組み込んでGCAMP-Xを設計および実装し、CAV1依存性の励起転写カップリングを摂動から効果的に保護します。GCAMP-Xは、有害な核蓄積、急性および慢性Ca2+調節不全、異常な転写シグナル伝達と細胞形態形成の問題を解決し、GCAMPから部分的に継承された優れたCa2+センシング特性をまだ示しています。要約すると、CAM/CAV1ゲーティングおよびシグナル伝達メカニズムは、GCAMP副作用のために解明され、GCAMP-Xの開発によりサイトゾル、膜または核CA2+を適切に監視できるようになります。ツール。

GCaMP, one popular type of genetically-encoded Ca2+ indicator, has been associated with various side-effects. Here we unveil the intrinsic problem prevailing over different versions and applications, showing that GCaMP containing CaM (calmodulin) interferes with both gating and signaling of L-type calcium channels (CaV1). GCaMP acts as an impaired apoCaM and Ca2+/CaM, both critical to CaV1, which disrupts Ca2+ dynamics and gene expression. We then design and implement GCaMP-X, by incorporating an extra apoCaM-binding motif, effectively protecting CaV1-dependent excitation-transcription coupling from perturbations. GCaMP-X resolves the problems of detrimental nuclear accumulation, acute and chronic Ca2+ dysregulation, and aberrant transcription signaling and cell morphogenesis, while still demonstrating excellent Ca2+-sensing characteristics partly inherited from GCaMP. In summary, CaM/CaV1 gating and signaling mechanisms are elucidated for GCaMP side-effects, while allowing the development of GCaMP-X to appropriately monitor cytosolic, submembrane or nuclear Ca2+, which is also expected to guide the future design of CaM-based molecular tools.