无标记成像方法研究单细胞内钙离子信号瞬时动态过程

 

钙离子是细胞内非常重要的信号分子之一,细胞代谢、基因表达、蛋白合成及修饰、细胞凋亡等许多重要的细胞生理过程都受钙离子的调控。钙离子信号传导涉及细胞内多种蛋白、受体及小分子,具有时间和空间分布特性,其复杂性为全面评估钙离子对细胞生理功能的影响带来困难。

清华大学化学系李景虹教授课题组利用等离子共振电化学阻抗成像技术,对单细胞进行表面等离子共振(SPR)及电化学阻抗(EIM)成像,为研究细胞内钙离子信号过程提供了一种新的思路,应用于组胺激活细胞膜表面G蛋白偶联受体后短时间内引起的细胞内钙离子浓度变化过程的研究。SPR成像测量了细胞内物质的分布变化,直接反映了内质网释放钙离子的动态过程;而EIM成像监测了细胞区域电导变化,提供了细胞内与钙离子相关的离子通道的开闭状态及空间分布的动态变化信息。该方法无需对细胞进行荧光标记或其他预处理,且能够对大量细胞进行同时成像,是研究单细胞行为的重要的便利方法,为研究其他重要细胞信号传导分子以及复杂细胞生化过程提供了新的手段。该工作发表在Angew. Chem. Int. Ed. 期刊(DOI: 10.1002/anie.201505991),得到了杂志主编及审稿人的very important评价,认为“该成像方法具有优异的时间-空间分辨率,与分子生物学等手段结合,将成为研究细胞生化过程的一个重要工具”。

项目得到了国家自然科学基金委和科技部的支持。