A fluorescent sensor for spatiotemporally resolved imaging of endocannabinoid dynamics in vivo.
A fluorescent sensor for spatiotemporally resolved imaging of endocannabinoid dynamics in vivo.
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用于体内内源性大麻素动态时空分辨成像的荧光传感器
DOI：
10.1038/s41587-021-01074-4
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发表时间：
2022-05
影响因子：
46.9
通讯作者：
Li, Yulong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dong, Ao;He, Kaikai;Dudok, Barna;Farrell, Jordan S.;Guan, Wuqiang;Liput, Daniel J.;Puhl, Henry L.;Cai, Ruyi;Wang, Huan;Duan, Jiali;Albarran, Eddy;Ding, Jun;Lovinger, David M.;Li, Bo;Soltesz, Ivan;Li, Yulong
内源性大麻素(ECB)是一种退行性神经调节剂，在多种生理过程中具有重要作用，但其在体内的动力学特性尚不清楚。在这里，我们开发了一种基因编码的ECB传感器，名为GRABeCB2.0。GRABeCB2.0由环状排列的EGFP和人CB1大麻素受体组成，为ECB提供细胞膜转运、二次分辨动力学和高特异性的ECB，并在生理ECB浓度下显示出强大的荧光响应。使用GRABeCB2.0，我们监测了培养神经元和急性脑片ECB动力学的诱发性和自发性变化。我们在培养的神经元中观察到自发的区块化的ECB瞬变，以及急性脑片中单个轴突的ECB瞬变，这表明ECB信号受到限制，局部存在。当GRABeCB2.0在小鼠脑中表达时，我们在杏仁基底外侧核和海马区分别观察到脚电击和跑步触发的ECB信号。在癫痫的小鼠模型中，我们观察到ECB释放的扩散波跟随着穿过海马体的钙波。GRABeCB2.0是ECB体内释放的强有力的探针。
Endocannabinoids (eCBs) are retrograde neuromodulators with important functions in a wide range of physiological processes, but their in vivo dynamics remain largely uncharacterized. Here we developed a genetically encoded eCB sensor called GRABeCB2.0. GRABeCB2.0consists of a circular-permutated EGFP and the human CB1 cannabinoid receptor, providing cell membrane trafficking, second-resolution kinetics with high specificity for eCBs, and shows a robust fluorescence response at physiological eCB concentrations. Using GRABeCB2.0, we monitored evoked and spontaneous changes in eCB dynamics in cultured neurons and acute brain slices. We observed spontaneous compartmentalized eCB transients in cultured neurons and eCB transients from single axonal boutons in acute brain slices, suggesting constrained, localized eCB signaling. When GRABeCB2.0was expressed in the mouse brain, we observed foot shock-elicited and running-triggered eCB signaling in the basolateral amygdala and hippocampus, respectively. In a mouse model of epilepsy, we observed a spreading wave of eCB release that followed a Ca2+wave through the hippocampus. GRABeCB2.0is a robust probe for eCB release in vivo.
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