Medizinische Universität Graz

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Bibliografische Informationen

Titel

Entwicklung, Charakterisierung und Anwendung von neuen, genetisch codierten, fluoreszierenden Kalium-Ionen Indikatoren

Kurzfassung

Intra- und extrazelluläre Kalium-Ionen (K+) Konzentrationen regulieren viele essentielle zelluläre und biologische Funktionen. Nichtsdestotrotz mangelt es noch heute an verwendbaren K+-sensitiven Sensoren. Basierend auf der Dringlichkeit solcher Messmethoden haben wir vor kurzem genetisch codierte, Förster Resonanz Energie Transfer (FRET-) basierte, K+-sensitive Sensoren entwickelt, welche die Echtzeitmessung von intra- und extrazellulären K+ Dynamiken erlauben. Diese neuen Sensoren, auch GEPIIs (genetisch codierte Kalium-Ionen Indikatoren) genannt, bestehen aus einem bakteriellen, K+-bindenden Protein, welches von einem türkis- und einem gelb-fluoreszierenden Protein flankiert wird. Die Bindung von K+ an diese Konstrukte bewirkt eine massive Zunahme des FRET-Signals, welches in einem hohen Signal zu Rausch Verhältnis resultiert. Die Anwendung von GEPIIs als rekombinantes Protein erlaubt eine schnelle und präzise Bestimmung von K+ Konzentrationen in verschiedenen Körperflüssigkeiten. Des Weiteren erlaubte die Verwendung des rekombinanten Sensorproteins die Visualisierung von Zellwachstum und Zelltod mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung. Die gereinigten Sensorproteine stellten sich auch für die Visualisierung von K+ Dynamiken im Gewebe lebender Tiere als geeignet heraus. Die Expression von GEPIIs in lebenden Pankreaszellen erlaubte präzise Echtzeit-Messungen von subzellulären K+ Signalen während der Zell-Depolarisation. Zusammengefasst stellen GEPIIs ein wertvolles Tool für die Durchführung verschiedener K+ Analysen dar, und werden in Zukunft neue, bahnbrechende Möglichkeiten für subzelluläre K+ Messungen in lebenden Zellen eröffnen.

Schlagwörter

FRET; Kalium; K+; Sensor; Mikroskopie; Fluoreszenz; fluoreszierendes Protein; Kaliumbestimmung; Kaliummessung; Proteinexpression; rekombinantes Protein; GEPII; genetisch codiert; GFP; YFP; CFP; RFP

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2019

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