Fluorescent Biosensors for Cell Signaling
개요
Extracellular signals(세포외 신호)는 세포가 반응하는 방식에 중요한 역할을 하는 intracellular signaling molecules(세포내 신호 분자)의 농도에 빠르고 일시적인 변화를 일으킨다. 그러나 이러한 역동적이고 빠른 변화를 보고 측정하는 것은 여전히 과제로 남아 있다.
기존 방법의 한계와 발전
Simple Ion-sensitive Indicators
일부 분자의 경우:
- Ca²⁺ ions와 같은 일부 신호 분자는 simple ion-sensitive indicators 사용 가능
- Light emission이 local Ca²⁺ ion concentration을 반영 (Figure 9-21, Figure 15-31 참조)
한계: 제한된 종류의 분자에만 적용 가능, 특이성과 감도의 제약
Genetically Encoded Biosensors
Ca²⁺ 농도 시각화
표본: 소뇌의 Purkinje cell (기니피그 뇌)
- Dendrites: 가지치는 수형 구조, 다른 neurons로부터 100,000개 이상의 synapses 수용
- 출력 경로: 단일 axon을 통해 세포 출력 전달
측정 방법:
- Indicator: Ca²⁺-sensitive fluorescent indicator fura-2, Low-light camera로 촬영
- 색상 코딩: 빨간색(가장 높은 농도) ~ 파란색(가장 낮은 농도)(교과서 내용)
- 강의노트에는 빨간색: 신호 약함/ 노란색: 신호 강함 라고 되어 있음 관찰 결과: 가장 높은 Ca²⁺ levels는 수천 개의 dendritic branches에 존재 모든 indicator가 Ca2+ 에 결합하는 것이 아니라 결합하는 것과 안 한 것이 나뉘어 농도에 의해 색 차이가 형성됨. 이라고 강의노트에 쓰여있지만 수업시간에는 Ca이온의 결합 여부에 따라 구조가 바뀌어 방출하는 빛 파장이 달라진다고 하심.
Figure 9-22: Genetically Encoded Fluorescent Biosensors
참고 문헌
- Chapter 9: Visualizing Cells and Their Molecules, Section: “Fluorescent Biosensors Can Monitor Cell Signaling”
- Related Figures: 9-21, 9-22, 15-31, 15-34
- Related techniques: FRET, Fluorescent Protein Tagging in Living Cells