?  子科生物報(bào)道： 4月20日，生命科學(xué)學(xué)院的王友軍、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的章曉輝團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的唐愛輝團(tuán)隊(duì)合作，以共同通訊的方式在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然-方法》（Nature Methods）上發(fā)表題 “Engineering of NEMO as calcium indicators with large dynamics and high sensitivity” 的論文，報(bào)道了開發(fā)構(gòu)建出一類新型的檢測(cè)鈣信號(hào)的熒光蛋白探針 “NEMO（尼莫）” ，具有更靈敏和更精準(zhǔn)的定量測(cè)定性能。

鈣離子（Ca2+）是一種事關(guān)生死的信號(hào)物質(zhì)。它在胞內(nèi)濃度變化被稱為鈣信號(hào)。鈣信號(hào)控制了神經(jīng)元興奮和信息傳遞，心跳和呼吸等多種生命維持的活動(dòng)。開發(fā)靈敏而準(zhǔn)確的鈣信號(hào)檢測(cè)工具，對(duì)揭示相關(guān)生命活動(dòng)規(guī)律至關(guān)重要。目前在領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用的鈣指示工具為GCaMP系列。在其最初版本在2001年被構(gòu)建出來(lái)之后的二十多年來(lái)，領(lǐng)域內(nèi)通過(guò)各種改造，顯著改善了其靈敏度和反應(yīng)速度，但它們的反應(yīng)幅度，即對(duì)鈣信號(hào)大小的分辨率始終有待提高。

合作團(tuán)隊(duì)用更亮的新型熒光蛋白mNeoGreen（mNG）替換掉GCaMP中原有的熒光蛋白cpEGFP，引入并嘗試了多種已知GECI的構(gòu)建及優(yōu)化手段后，獲得了一組名為NEMO的新型GECI（圖1）。NEMO比現(xiàn)有GECI的pH穩(wěn)定性更高，抗光淬滅能力更強(qiáng)，靈敏度及鈣響應(yīng)幅度有了非常顯著的提升，是首組在胞內(nèi)的反應(yīng)大小超過(guò)100倍的GECI。

圖1、遺傳編碼鈣探針（GECI）NEMO的設(shè)計(jì)示意圖。

團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步的工作表明，相比于最新的jGCaMP8s或最廣泛使用的GCaMP6s，NEMO系列在動(dòng)物非興奮性細(xì)胞系（圖2A），離體培養(yǎng)的大鼠神經(jīng)元（圖2B），小鼠腦視皮層神經(jīng)元（圖2C）及深部腦區(qū)感覺神經(jīng)元中，對(duì)胞內(nèi)鈣信號(hào)的反應(yīng)速度與GCaMP6f相當(dāng)，但更靈敏，具有更高的信噪比，且反應(yīng)幅度提高約10倍。因而NEMO工具對(duì)胞內(nèi)鈣信號(hào)及相應(yīng)的細(xì)胞活動(dòng)的幅度具有更高的分辨率，將為細(xì)胞活動(dòng)及細(xì)胞鈣信號(hào)的時(shí)空變化的解析提供了一組新型工具。

圖2、NEMO鈣探針在（A）非興奮性細(xì)胞，（B）分離神經(jīng)元及（C）小鼠在體腦神經(jīng)元中的反應(yīng)示例

本項(xiàng)工作得到國(guó)家基金委重大研究計(jì)劃、重點(diǎn)項(xiàng)目及面上項(xiàng)目、國(guó)家科技創(chuàng)新2030計(jì)劃、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、以及博士后基金的支持。國(guó)重實(shí)驗(yàn)室的邢大軍、體育學(xué)院的候莉娟與生科院的李杰婕團(tuán)隊(duì)也參與了此項(xiàng)研究。博士研究生李佳，尚紫薇，陳佳慧，谷文佳和姚立為本文的共同第一作者。