Биолюминесцентные кальциевые индикаторы

Биолюменесценция возникает в биологическом организме в ходе химических реакций фотобелков в присутствии Са²⁺, и не требует освещения. Интенсивность излучаемого света имеет низкий уровень и для его регистрации требуется специальное оборудование. Из медуз были выделены фотобелки связывающие Са²⁺, такие как экворин, обелин, митрокомин, клитин. Некоторые из них используются для измерения [Ca²⁺].

Экворин – самый известный биолюминесцентный Са²⁺-индикатор, выделенный из медузы Aequorea forskå lea. Комплекс экворина состоит из белка апоэкворина (22кДа), люминофора коэлентеразина и молекулярного кислорода. При связывании трех ионов Са²⁺ с экворином, молекулярный кислород отщепляется от экворина и окисляет коэлентеразин до коэлоентерамида, что сопровождается эмиссией синего света 465нм. Трехступенчатое увеличение биолюминесценции экворина от концентрации Са²⁺ позволяет измерять [Ca²⁺] в широком диапозоне концентраций (0, 1мкМ-100мкМ). Регистрировать динамику кальция с помощью экворина можно продолжительное время, поскольку он не выходит из клетки, не накапливается во внутриклеточных компартментах. Для определения [Ca²⁺] во внутриклеточных органеллах методами генной инженерии синтезирован рекомбинантный экворин.

Са²⁺-индикаторы также были получены на основе GFP (green fluorescent protein). GFP - флуоресцирующий белок, выделенный из медузы Aequorea victoriа, который поглощает синее излучение (в природе – люминисценцию экворина) и флуоресцирует в зеленой области. Методами генной инженерии синтезировано множество аналогов GFP с различными спектральными характеристиками.

В таблице 2 приведен перечень основных свойств наиболее распространенных флуоресцентных Са²⁺-индикаторов.

Табл. 2