A luciferase prosubstrate and a red bioluminescent calcium indicator for imaging neuronal activity in mice.
A luciferase prosubstrate and a red bioluminescent calcium indicator for imaging neuronal activity in mice.
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DOI：
10.1038/s41467-022-31673-x
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发表时间：
2022-07-08
影响因子：
16.6
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
尽管荧光指示剂已被广泛用于监测生物活性，但荧光成像在应用于哺乳动物时仅限于表面目标或需要侵入性外科手术。因此，在开发用于非侵入性哺乳动物成像的生物发光指示剂方面出现了兴趣。神经元活动的生物发光成像（BLI）是高度期望的，但由于数字化快速大脑活动所需的光子不足而受到阻碍。在这项工作中，我们开发了一种荧光素酶前底物，可在增加的剂量和激活的非特异性酯酶在体内。我们进一步设计了一种明亮的生物发光指示剂，对钙离子（Ca 2+）具有强大的响应性，并在600 nm以上发射明显。整合这些有利的组件，使清醒小鼠的神经元合奏活动的成像具有良好的信号-背景和亚秒级的时间分辨率微创。因此，这项研究为研究健康和疾病中的大脑功能建立了一个范例。需要神经元活动的生物发光成像。在这里，作者报告了一种荧光素酶前底物，可在体内被非特异性酯酶激活，并设计了一种对钙离子具有响应性的生物发光指示剂：这些成分的整合使小鼠神经元活动成像成为可能。
Although fluorescent indicators have been broadly utilized for monitoring bioactivities, fluorescence imaging, when applied to mammals, is limited to superficial targets or requires invasive surgical procedures. Thus, there is emerging interest in developing bioluminescent indicators for noninvasive mammalian imaging. Bioluminescence imaging (BLI) of neuronal activity is highly desired but hindered by insufficient photons needed to digitalize fast brain activities. In this work, we develop a luciferase prosubstrate deliverable at an increased dose and activated in vivo by nonspecific esterase. We further engineer a bright, bioluminescent indicator with robust responsiveness to calcium ions (Ca2+) and appreciable emission above 600 nm. Integration of these advantageous components enables the imaging of the activity of neuronal ensembles in awake mice minimally invasively with excellent signal-to-background and subsecond temporal resolution. This study thus establishes a paradigm for studying brain function in health and disease. Bioluminescence imaging of neuronal activity is desired. Here the authors report a luciferase prosubstrate activatable in vivo by nonspecific esterase and engineer a bioluminescent indicator with responsiveness to calcium ions: integration of these components enabled imaging of neuronal activity in mice.
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DOI：
10.1002/anie.201511350
发表时间：
2016-04-11
期刊：
Angewandte Chemie (International ed. in English)
影响因子：
--
作者：
Adams ST Jr;Mofford DM;Reddy GS;Miller SC
通讯作者：
Miller SC
影响因子：
3.9
作者：
Miller DR;Jarrett JW;Hassan AM;Dunn AK
通讯作者：
Dunn AK
影响因子：
25
作者：
Chan KY;Jang MJ;Yoo BB;Greenbaum A;Ravi N;Wu WL;Sánchez-Guardado L;Lois C;Mazmanian SK;Deverman BE;Gradinaru V
通讯作者：
Gradinaru V
影响因子：
3.3
作者：
Bickler, PE;Fahlman, CS
通讯作者：
Fahlman, CS
用于FRET显微镜的荧光蛋白：监测活细胞中的蛋白质相互作用。
影响因子：
4
作者：
Day, Richard N.;Davidson, Michael W.
通讯作者：
Davidson, Michael W.