A cryptophane-based "turn-on"
本文报道首个基于隐环烷（cryptophane）的“开启型”129Xe NMR 生物传感器，用于在溶液中监测钙调蛋白（CaM）的激活状态。该传感器由三丙炔基隐环烷宿主分子通过铜催化叠氮-炔环加成连接17个氨基酸的FRRIAR钙调蛋白结合肽及两个水溶性基团构成。游离状态下，FRRIAR肽与隐环烷疏水腔之间的相互作用使超极化129Xe-...
Biophysical analysis of the dynamics of calmodulin interactions with neurogranin and Ca
钙调蛋白（CaM）的功能依赖于其与钙调蛋白结合蛋白的相互作用，并受Ca2+调控。本研究采用生物物理方法，重点利用表面等离子共振（SPR）生物传感器，辅以微尺度热泳（MST）和紫外荧光光谱，分析CaM与神经颗粒蛋白（Ng）及Ca2+/钙调蛋白依赖性激酶II的CaM结合区（CaMKII290−309）的动力学。SPR证实Ca2+与CaM...
Calcium triggers reversal of calmodulin on nested anti-parallel sites in the IQ motif of the neuronal voltage-dependent sodium channel Na
电压门控钠通道家族中多个成员受钙调蛋白（CaM）和钙离子调节。神经元钠通道NaV1.2同时结合去钙（apo）CaM和钙饱和（(Ca2+)4-CaM）。作者测定大鼠NaV1.2 IQ基序（IQRAYRRYLLK）与apo CaM和(Ca2+)4-CaM的平衡解离常数，分别为约3 nM和85 nM，表明apo CaM结合优势约30倍。N...
Engineering PQQ-glucose dehydrogenase into an allosteric electrochemical Ca(2+) sensor.
电化学生物传感器可将生物事件转换为电流。目前多数电化学生物传感器利用天然酶的活性。本文证明，将钙调蛋白（calmodulin, CaM）结构域插入氧化还原酶 PQQ-葡萄糖脱氢酶（PQQ-GDH）中，可构建一种选择性 Ca2+ 生物传感器，用于快速测定人体生物流体中的 Ca2+ 浓度。作者通过改造现有血糖仪，将其转变为 Ca2+ 监...
Oxidation of ryanodine receptor (RyR) and calmodulin enhance Ca release and pathologically alter, RyR structure and calmodulin affinity.
氧化应激可能参与心力衰竭和心律失常中心肌兰尼碱受体2（RyR2）功能障碍。RyR2 结构域间相互作用改变（结构域解链）和钙调蛋白（CaM）结合亲和力是反映其构象的别构指标。本研究在大鼠心室肌细胞中，利用荧光标记 CaM、FKBP12.6 和结构域肽生物传感器 F-DPc10，直接检测过氧化氢（H2O2）诱导的氧化对 RyR2 激活、...
Development of a molecularly evolved, highly sensitive CaMKII FRET sensor with improved expression pattern.
基因编码的荧光共振能量转移（FRET）生物传感器已被成功用于在活细胞中可视化蛋白质活性。FRET 测量的敏感性和准确性直接取决于生物传感器的折叠效率、表达模式、灵敏度和动态范围。为提高 Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶 IIα（CaMKIIα）FRET 传感器的折叠效率，作者利用易错聚合酶链式反应（PCR）扩增 CaMKIIα 基因...
Engineering a Ca⁺⁺⁺-sensitive (bio)sensor from the pore-module of a potassium channel.
本文提出一种基于离子通道孔模块设计钙离子生物纳米传感器的策略。作者以绿藻病毒 PBCV-1 编码的小型钾通道 Kcv 作为稳定孔模块，将其与钙结合蛋白钙调蛋白（CaM）及 CaM 相互作用肽 M13 融合，构建嵌合通道。该传感器在非洲爪蟾卵母细胞中表达，利用两电极电压钳记录全细胞电流。当钙离子载体 ionomycin 升高胞内 Ca...
Harnessing the unique structural properties of isolated α-helices.
α-螺旋是蛋白质中普遍存在的二级结构，通常需三级或四级相互作用稳定。自核糖核酸酶A孤立C肽中意外观察到α-螺旋形成以来，越来越多证据表明约0.2%的蛋白质含有孤立稳定单α螺旋结构域（SAH）。这些SAH结构域提供对正常蛋白功能至关重要的独特结构特征。部分SAH结构域含有特征性ER/K基序，即约4个连续谷氨酸后接约4个连续精氨酸或赖氨...
Excited-state structural dynamics of a dual-emission calmodulin-green fluorescent protein sensor for calcium ion imaging.
荧光蛋白在生物成像和生物医学研究中发挥关键作用，其成像能力取决于蛋白口袋内嵌入色原子的激发态结构动力学。本研究利用飞秒受激拉曼光谱（FSRS）考察新型钙离子（Ca2+）荧光蛋白传感器 GEM-GECO1 的激发态构象动力学。结果表明，在无 Ca2+ 时，主导骨架运动为约 170 cm−1 的苯酚环面内摇摆，该运动促进激发态质子转移（...
Biosensor-based approach identifies four distinct calmodulin-binding domains in the G protein-coupled estrogen receptor 1.
G蛋白偶联雌激素受体1（GPER）参与多种细胞功能，但其调控机制不清。本文报道一种FRET生物传感器方法，用于识别GPER为钙调蛋白（CaM）结合蛋白、定位结合位点并表征结合特性。原代血管平滑肌细胞中，GPER与CaM静息状态共免疫沉淀，经17β-雌二醇、GPER激动剂G-1或噻孢苷处理后增强。作者构建由增强青色荧光蛋白（ECFP）...
Ca2+ channel nanodomains boost local Ca2+ amplitude.
电压门控钙通道（CaV）介导的局部钙信号驱动突触传递、神经可塑性和心肌收缩。然而，单个 CaV 通道孔附近数纳米范围内的钙浓度与其通量之间的基本关系，因荧光钙成像的空间分辨率和特异性不足而难以直接测定。本研究利用 CaV 通道的钙依赖失活（CDI）作为仅对活性通道特异的纳米尺度钙指示器，通过光解钙笼进行空间均匀钙校准，并以锂电流监测...
Absolute configuration of acremoxanthone C, a potent calmodulin inhibitor from Purpureocillium lilacinum.
本文报道了对紫色镰刀菌（Purpureocillium lilacinum）培养液及菌丝提取物进行生物活性指导分离，获得两种钙调蛋白（CaM）抑制剂：acremoxanthone C（1）和 acremonidin A（2）。通过 NMR 谱学及 DFT B3LYP/DGDZVP 分子建模，比较理论比旋、3JC,H 和 3JH,H ...
Importance of the interaction protein-protein of the CaM-PDE1A and CaM-MLCK complexes in the development of new anti-CaM drugs.
蛋白-蛋白相互作用在生理和病理过程中起核心作用，理解其机制有助于发现新治疗靶点。本研究以钙调蛋白（CaM）、人源钙/钙调蛋白依赖性30,50-环核苷酸磷酸二酯酶1A（PDE1A）、肌球蛋白轻链激酶（MLCK）以及αII-谱蛋白肽（aII-spec）和两种CaM抑制剂氯丙嗪（CPZ）与malbrancheamide（MBC）为对象，利...
Kinetic and mechanistic differences in the interactions between caldendrin and calmodulin with AKAP79 suggest different roles in synaptic function.
本研究采用基于生物传感器的方法，测定钙端蛋白（caldendrin, CDD）、钙调蛋白（calmodulin, CAM）与 A 蛋白激酶锚定蛋白 79（AKAP79）B 域之间的相互作用动力学和机制。表面等离子共振（SPR）结果显示，CDD 与 CAM 在 AKAP79 上存在竞争性结合，提示二者结合位点重叠。尽管两者对 AKAP...
Monitoring protein-small molecule interactions by local pH modulation.
我们开发了一种在体相水溶液中检测蛋白–小分子及蛋白–离子相互作用的技术。该方法将 pH 敏感荧光染料 5-(和-6)-羧基荧光素偶联到指定捕获蛋白表面的游离赖氨酸残基上。由于染料周围局部电场随配体结合而改变，其表观 pKa 发生变化，导致荧光强度改变；小分子结合和离子结合分别引起约 6% 和 15% 的荧光变化。该变化可源于分析物电...
Dynamics of conformational Ca2+-switches in signaling networks detected by a planar plasmonic device.
钙离子传感蛋白通过响应胞内钙离子浓度的精细变化而采取特定构象，从而调控多种细胞过程。本文报道了一种基于表面等离子共振（SPR）的方法，可在 0.1−0.6 μM 钙离子浓度范围内同时检测四种参与脊椎动物光转导级联的钙离子传感蛋白（钙调蛋白、recoverin、GCAP1 和 GCAP2）的构象动力学。在定量模拟细胞条件的体系中，该方...
Biosensor for on-line fluorescent detection of trifluoroperazine based on genetically modified calmodulin.
本文报道了一种基于荧光标记人钙调蛋白（CaM）突变体hCaM M124C-mBBr的在线荧光生物传感器，用于检测人尿中吩噻嗪类药物三氟哌嗪（TFP）。该突变体通过戊二醛共价固定于经3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）功能化的控制孔玻璃（CPG）珠上，并装填于连续流微池中；微池连接分叉光纤与荧光分光光度计，实现自动化在线监测。研究优...
Fluorescence resonance energy transfer-based sensor Camui provides new insight into mechanisms of calcium/calmodulin-dependent protein kinase II activation in intact cardiomyocytes.
钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CaMKII）是心脏细胞内信号转导的关键介质，但现有工具难以在活心肌细胞中动态评估其定位与激活状态。本研究采用新型荧光共振能量转移（FRET）生物传感器 Camui，其全长 CaMKII 两端分别融合 CFP 和 YFP，用于在兔心室肌细胞中测量 CaMKII 激活状态。结果显示，Camui 及其缺失...
Development of the fluorescent biosensor hCalmodulin (hCaM)L39C-monobromobimane(mBBr)/V91C-mBBr, a novel tool for discovering new calmodulin inhibitors and detecting calcium.
本文构建了一种新型、敏感且特异的人钙调蛋白（hCaM）荧光生物传感器 hCaM L39C-mBBr/V91C-mBBr。该传感器可用于在溶液中检测具有相反荧光信号的配体，即钙离子（Ca2+）和钙调蛋白抑制剂。作者将该装置成功应用于分析 Ca2+ 对三氟哌嗪（TFP）结合 CaM 的变构效应：Ca2+ 的表观解离常数 Kd 为 0.2...
A conformation- and ion-sensitive plasmonic biosensor.
本文展示了一种响应蛋白质构象变化的局域表面等离子体共振（LSPR）传感器的多功能光学与生物学特性。该传感器可检测表面固定的钙敏感情蛋白钙调蛋白（calmodulin）构象变化。钙离子浓度升高使 LSPR 消光峰最大波长（λmax）发生 0.96 nm 红移；加入钙螯合剂后蛋白恢复原始构象，表现为 λmax 位移反转。与以往工作不同，...