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Calmodulin-dependent Signaling01:16

Calmodulin-dependent Signaling

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Calmodulin (CaM) is a calcium-binding protein in eukaryotes that controls various calcium-regulated cellular processes. It has four calcium-binding sites that bind calcium to form the calcium-calmodulin ( Ca2+-CaM) complex. GPCR stimulation increases the calcium levels in the cells that bind to CaM and induces a conformational change.
The Ca2+-CaM complex does not have enzymatic activity by itself. Instead, the complex binds downstream target proteins, including membrane proteins or enzymes,...
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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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Mechanically-gated Ion Channels01:12

Mechanically-gated Ion Channels

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Mechanically-gated ion channels are proteins found in eukaryotic and prokaryotic cell membranes that open in response to mechanical stress. Tension, compression, swelling, and shear stress can alter the conformation of the protein, opening a transmembrane channel that allows the passage of ions for signal transmission. In eukaryotes, mechanically-gated channels are distributed in several regions like the neurons, lungs, skin, bladder, and heart, where they play critical roles in numerous...
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G-Protein Gated Ion Channels01:21

G-Protein Gated Ion Channels

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GPCRs are primarily responsible for our sense of smell, taste, and vision.  The binding of a sensory stimulus activates GPCR to stimulate effector proteins, many of which are ion channels in the sensory organs. GPCRs modulate the opening and closing of the target ion channels either directly by binding them, or by releasing second messengers that activate these channels. As ions move across the membrane, the membrane potential is altered, which induces an appropriate response.
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Danai Laskaratou1, Olivia Olislaegers1, Hideaki Mizuno2

  • 1Laboratory of Biomolecular Network Dynamics, Biochemistry, Molecular and Structural Biology Section, Department of Chemistry, KU Leuven, 3001 Leuven, Belgium.

Cold Spring Harbor perspectives in biology
|December 19, 2025
PubMed
Resumen

Los indicadores de calcio codificados genéticamente (GECI) ofrecen una localización celular y una carga animal mejoradas en comparación con los sensores de calcio orgánicos tradicionales. Esta revisión rastrea el desarrollo de GECI y los compara con métodos más antiguos para estudiar la dinámica del calcio celular.

Palabras clave:
Sensores de calcio codificados genéticamenteIndicadores de calcioImagen del calcioSeñalización celularBiología celularNeurociencia

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Author Spotlight: Investigating Viral Disruption of Intestinal Epithelial Signaling – Research Insights and Future Directions

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Área de la Ciencia:

  • Biología Celular
  • Bioquímica
  • Neurociencia

Sus antecedentes:

  • Los iones de calcio (Ca2+) citosólicos son mensajeros secundarios vitales en las vías de señalización celular.
  • La visualización precisa de la dinámica espaciotemporal del Ca2+ es crucial para comprender los procesos celulares.
  • Las técnicas de imagen de fluorescencia han revolucionado el estudio del Ca2+.

Objetivo del estudio:

  • Revisar el desarrollo de indicadores de calcio codificados genéticamente (GECI).
  • Comparar las ventajas y limitaciones de los GECI frente a los sensores de calcio orgánicos tradicionales.
  • Destacar los GECI como herramientas avanzadas para estudiar la dinámica del calcio celular.

Principales métodos:

  • Resumen histórico de las técnicas de imagen del calcio, a partir de la microinyección de aequorina.
  • Discusión de quelantes de calcio orgánicos como BAPTA, quin2, Fura-2 y Fluo-3.
  • Enfoque en el desarrollo y las características de los indicadores de calcio codificados genéticamente (GECI).

Principales resultados:

  • Los sensores de calcio orgánicos, aunque ampliamente utilizados, presentan desafíos en la localización celular y la aplicación in vivo.
  • Los GECI superan las limitaciones de los sensores orgánicos, ofreciendo un mejor control sobre la localización y una carga más fácil en animales vivos.
  • Los GECI representan un avance significativo en la tecnología de imagen del calcio.

Conclusiones:

  • Los GECI proporcionan soluciones superiores para visualizar la dinámica del calcio en sistemas biológicos.
  • La evolución de los sensores orgánicos a los GECI ha mejorado enormemente el estudio de la señalización celular.
  • Los GECI son herramientas indispensables para la investigación moderna en biología celular y neurociencia.