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Epac 系 cAMP 感測器(Epac-based cAMP sensor)

是什麼

一種用基因工程讓神經元自己製造、會隨 cAMP 濃度改變螢光顏色比例的蛋白質。cAMP(環腺苷酸)是細胞內的「第二傳訊者」:多巴胺受體被活化後,細胞內的 cAMP 會升高,再啟動下游的改變(見 c-camp-signaling)。有了這個感測器,就能在顯微鏡下看到 e-kenyon-cell 軸突裡 cAMP 的起落。

原理:FRET。 感測器兩端各接一個螢光蛋白,青色(CFP)與黃色(YFP),中間夾一段會抓 cAMP 的片段。兩者靠得近時,CFP 吸收的能量轉給 YFP(螢光共振能量轉移,Förster resonance energy transfer, FRET),黃光多、青光少;cAMP 結合後兩者分開,青光相對黃光上升。所以讀數是 CFP/YFP 的比值變化,寫成 ΔR/R0 或 ΔR/R(比值相對基線變化了多少)。

版本與規模

來源 論文中的名稱 出處 版本關係
Tomchik 2009 Epac1-camps(UAS-epac1-camps) 引 Nikolaev et al. 2004(原始感測器)與 Shafer et al. 2008(已用於果蠅);致謝中說果蠅品系由 Paul Taghert 提供 明說
Handler 2019 UAS-EPAC(cAMP) 試劑表的來源欄寫 Shafer et al. 2008 是不是 Epac1-camps,論文沒有明說

※ 推論:Handler 2019 的 UAS-EPAC 很可能就是 Epac1-camps,或至少是同一來源的品系。依據:兩篇都把它的出處引到 Shafer et al. 2008,而 Tomchik 的品系提供者 Taghert 也是 Shafer 2008 的作者之一。不確定之處:同一篇文獻可能做了不止一種品系或插入位置,Handler 沒寫感測器全名:?待查。

庫內誰用了它

來源 表現在哪裡(驅動品系) 成像方式 讀法 用它算出什麼
s-tomchik-2009-camp-dynamics KC:238Y、c739(這一組同時改用另一個感測器轉基因品系,插在第 3 號染色體,用來排除插入位置造成的假象)、c305a、1471;另有 DPM 神經元(c316)、投射神經元(GH146) 離體腦,共軛焦顯微鏡 「反 FRET 比」(CFP 放分子、YFP 放分母,cAMP 升高時比值上升)的變化 ΔR/R0,以百分比表示 多巴胺、章魚胺(昆蟲腦中類似腎上腺素的物質)的劑量反應;乙醯膽鹼與多巴胺配對時的協同(配對比兩者單獨相加還大)及其時間窗
s-handler-2019-dopamine-receptor-timing KC:OK107-Gal4;在 γ4/γ5 區室量軸突 離體腦,雙光子,激發波長 850 nm(其他感測器用 920 nm) DAN 活化後 4 s 內的 CFP/YFP 比平均,除以刺激前 2–4 s 的比值,寫成 ΔR/R(小數) 不同時間差(ISI)下的 cAMP;DopR1、DopR2 突變後 cAMP 的變化

Tomchik 2009 的驗證:用 forskolin(直接活化製造 cAMP 的酵素)確認感測器有濃度依賴的反應,最高可達約 40%(從圖判讀,見 numbers),而多巴胺即使加到最高劑量(10 mM),ΔR/R0 也只升到約 12%(見 numbers),可見多巴胺停在約 12% 不是感測器到頂;若 YFP 自己因褪色等原因變暗,CFP/YFP 比值也會上升、像是 cAMP 升高;作者用 514 nm 的光只激發 YFP,看到 YFP 沒有變暗,排除了這種假訊號;另一種結構相近的訊號分子 cGMP 也可能讓感測器反應,這項干擾的檢查在補充圖 2:?待查。Handler 2019 的正文與方法沒有提到這類驗證(已搜 forskolin、validat、bleach;補充圖未取得,裡面有沒有:?待查),作者在討論中自陳感測器的靈敏度與動態範圍有限。

2015–2018 新收的五篇(Cohn、Ichinose、Aso、Felsenberg 2017、2018)都沒有用 cAMP 感測器(全文 grep epac 無結果)。

已知的問題

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