GRAB神经递质荧光探针 (GRAB Neurotransmitter Fluorescent Probe)

简介

大脑复杂功能的实现离不开神经元之间高效特异的信息交流和整合。神经递质作为重要的生物小分子，参与了神经元间化学突触介导的信息传递过程。已知的大部分神经递质都有相应的G蛋白偶联受体（GPCR）作为受体，因此GPCR 作为一类可与神经递质结合的天然内源性受体是构建可遗传编码神经递质探针的首选骨架。基于GPCR激活原理构建的神经递质探针被命名为GRAB探针。相较于传统的直接测量法，GRAB神经递质荧光探针具有较好的时间分辨率、较高的分子特异性、高灵敏度、高信噪比和空间分辨率，为研究内源神经递质的释放提供了强有力的工具。

GRAB神经递质荧光探针特点

1）高灵敏度；
2）高特异性；
3）高时间空间分辨率；
4）高信噪比；
5）非侵入性；
6）无需另外搭建检测设备，与钙信号检测系统一致。

GRAB 探针工作原理及应用

GPCR与配体（神经递质）结合后的构象变化与荧光蛋白的荧光信号变化相偶联，用荧光成像的方法检测神经递质的释放。在 GPCR 中存在一段配体结合后构象改变最显著的区域，将循环重排荧光蛋白插入到该区域中，形成融合蛋白。一旦特定神经递质释放激活 GPCR 并使之发生构象改变，此种构象改变会引起与之相连的荧光蛋白也发生构象改变，最终改变其荧光强度。因此，可以利用荧光蛋白的荧光强度变化来指示神经递质的浓度的动态变化。他们将该荧光探针命名为GPCR Activation Based Sensor，简称为GRAB 探针。

目前已有10多种新型GRAB探针（包括多巴胺、乙酰胆碱、去甲肾上腺素等）相关文献发表，这类探针可以实时精确的检测神经递质的动态变化。研究者可通过转染、病毒注射以及构建转基因动物等手段，将探针表达在多种培养细胞、小鼠脑片或者活体果蝇、斑马鱼、小鼠等各种模式动物中，将原本看不见、摸不着的化学信号变成直观、易测的荧光信号，这使得监测神经递质的动态变化变得更加简单。新型成像探针的出现有助于了解神经递质在特定疾病中的变化，从而为未来的精准医疗和新型药物研发提供了新路径。