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Feedback Regulation of Calcium Concentration01:27

Feedback Regulation of Calcium Concentration

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Calcium is an essential signaling molecule required for various cellular functions. Calcium pumps and ion channels on cell and organellar membranes, such as those on the endoplasmic reticulum (ER), regulate calcium concentrations inside the cell. They remain closed, keeping the cytosolic calcium levels low at a resting state.
Various transmembrane receptors, such as G protein-coupled receptors (GPCRs), elicit a response to extracellular signals by increasing cytosolic calcium. Activated GPCRs...
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Descarga de calcio con luz visible

Hitesh K Agarwal1, Radoslav Janicek2, San-Hui Chi3

  • 1Department of Neuroscience, Mount Sinai School of Medicine , New York, New York 10029, United States.

Journal of the American Chemical Society
|March 15, 2016
PubMed
Resumen
Este resumen es generado por máquina.

Los investigadores desarrollaron un nuevo grupo protector fotoquímico nitroaromático, el BIST, para la luz visible. Esta molécula de "calcio enjaulado" permite la liberación rápida y localizada de iones de calcio en los miocitos cardíacos para estudiar la señalización celular.

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Área de la Ciencia:

  • La fotoquímica
  • Biología molecular
  • La biofísica

Sus antecedentes:

  • Los grupos de protección fotoquímicos son herramientas cruciales para controlar los procesos biológicos con luz.
  • Los métodos existentes a menudo carecen de eficiencia o requieren luz UV, lo que limita sus aplicaciones biológicas.
  • El control preciso de la señalización intracelular de calcio (Ca2+) es esencial para comprender la función celular.

Objetivo del estudio:

  • Diseñar y sintetizar un nuevo grupo de protección fotoquímico nitroaromático activado por la luz visible.
  • Desarrollar una sonda de "calcio enjaulado" que utilice este nuevo grupo protector para el control espacio-temporal de la liberación de Ca2+.
  • Investigar los efectos fisiológicos de la liberación de Ca2+ inducida por la luz en los miocitos cardíacos.

Principales métodos:

  • Síntesis de un derivado dinitro del BIST como cromóforo absorbente de luz visible.
  • Conjugación de BIST con un quelante de Ca2+ para crear una molécula de "calcio enjaulado".
  • Aplicación de la fotólisis de flash láser y las técnicas de pinza de parche en miocitos cardíacos aislados de ratón.
  • Se utilizó la liberación de un fotón y dos fotones para la liberación de Ca2+ y el posterior análisis de la señalización.

Principales resultados:

  • El cromóforo BIST exhibe una fuerte absorción de luz visible (ε440 = 66.000 M{-1} cm{-1}) y una absorción eficiente de dos fotones.
  • La molécula de "calcio enjaulado" libera Ca2+ rápidamente (<0,2 ms) después de la fotólisis de flash láser.
  • El desenjaulado de uno y dos fotones indujo con éxito eventos fisiológicos de señalización de Ca2+ localizados y en toda la célula en los miocitos cardíacos.

Conclusiones:

  • Se ha desarrollado un nuevo y eficiente grupo de protección fotoquímica nitroaromática (BIST) activado por la luz visible.
  • La sonda de "calcio enjaulado" basada en BIST permite un control espacio-temporal rápido y preciso de la señalización de Ca2+.
  • Esta tecnología proporciona una herramienta poderosa para investigar la dinámica del Ca2+ en sistemas biológicos complejos como los miocitos cardíacos.