乔治亚州立大学的一组研究人员开发了一种检测细胞内钙活性的新方法。这项由Regents化学教授JennyYang领导的研究证明了一种红色生物传感器的有效性，该传感器可以直接监测细胞内特定位置的钙，这一发现有助于更好地了解人类疾病的分子基础。

钙对许多生理过程至关重要，包括肌肉、神经、循环和消化系统的健康和功能。钙会放大信号分子，促进细胞内的反应，控制神经递质(从神经元传递信号的化学信使)的释放，触发肌肉细胞收缩并帮助受精。钙对于适当的骨骼形成也很重要，细胞内的许多过程都需要或使用钙。

鉴于这种广泛的功能，钙的运动和水平可以作为生物机制和变化的良好指标。然而，由于所报告的传感器响应缓慢，之前开发可以监测快速信号变化的钙传感器工具的尝试已被证明是有限的。

“挑战在于如何在非常特定的位置捕捉​​这些快速变化，”杨说，他也是诊断和治疗中心的副主任兼高级转化成像设施的主任。“例如，如果我的肌肉受伤了，就会发生特定的肌肉细胞钙离子变化，而且变化非常快。”

为了更好地捕捉这些信号，Yang和她的同事创造了一种方法，可以在几种荧光蛋白的表面设计钙结合位点。这项发表在AngewandteChemie杂志上的研究表明，被称为R-CatchER的红钙传感器在检测多种细胞类型的钙信号方面非常敏感。这一发现是杨和她的团队的一项突破，他们花了数十年时间开发和完善他们的技术。他们最近发表了关于绿色发展的纸钙传感器，被称为G-捕手+，在杂志iScience。

“我们使用的蛋白质能够识别转瞬即逝的变化并直接测量钙的活性，”杨说。“我们可以监测健康细胞中的钙事件，看看它们在疾病状态下是如何变化的。”

最终，R-CatchER可用于实验室研究和研究;例如，确定钙的变化与特定疾病之间是否存在联系。他们的技术还可以帮助药物发现。

“我们有一种独特的方法来了解钙如何控制衰老事件或疾病状态。该工具可以准确地告诉科学家哪个信号通路与疾病有关，以及用药物化合物治疗时它如何变化，”杨说。“它可以显示药物需要靶向的特定位置才能有效。”

研究人员表示，下一步是将该技术应用于动物模型，以帮助更好地了解各种细胞事件如何与疾病相关。

杨被称为“钙组学”领域的先驱，该领域结合了蛋白质化学、生物学、细胞生物学和神经科学，以开发计算研究和钙传感器工具。2019年，她被选为国家发明家学院院士，以表彰她的工作。

该研究的合著者包括化学博士生邓小南、化学教授唐纳德哈梅尔伯格和化学博士后姚新秋。