GCaMPVarianten

GCaMPVarianten bezeichnet die Familie der genetisch codierten Calciumindikatoren (GECIs), die in der Neurowissenschaft weit verbreitet sind, um neuronale Aktivität durch Calciumtransienten in Echtzeit abzubilden. Die Indikatoren bestehen aus GFP, Calmodulin und dem M13-Peptid und werden in Zellen exprimiert.

Funktionsprinzip: Ca2+-bindendes Calmodulin bewirkt eine Strukturänderung, die die Fluoreszenz von GFP erhöht. Dadurch steigt die Fluoreszenz, wenn Calcium in der Zelle ankommt, und ermöglicht so die Visualisierung von Aktivität in realen Zeitabläufen.

Historisch wurden Varianten wie GCaMP2, GCaMP3, GCaMP4 und GCaMP5 entwickelt; die GCaMP6-Familie umfasst 6s (langsam), 6f (schnell) und 6m (mittel) Varianten, die im Vergleich zu früheren Generationen höhere Empfindlichkeit, größere Dynamik und schnellere Kinetik bieten. Neuere Entwicklungen umfassen GCaMP7- und jGCaMP7-Varianten sowie weitere Ableger, mit Verbesserungen in Helligkeit, Signal-Rausch-Verhältnis und Kinetrik; in jüngerer Zeit wurden auch GCaMP8-Varianten eingeführt.

Anwendung: GCaMPVarianten ermöglichen in vivo Imaging in neuronalen Geweben verschiedener Organismen (z. B. Mäuse, Zebrafisch, Drosophila). Die Indikatoren werden häufig über virale Vektoren (z. B. AAV) oder durch transgene Linien exprimiert und können auch subzellulär targeting spezifischer Kompartimente ermöglichen.

Nachteile und Überlegungen: GCaMP-Indikatoren können Calcium-Pufferung in Zellen beeinflussen, benötigen ausreichende Beleuchtung und können Photobleaching sowie pH-abhängige Fluoreszenz zeigen. Quantitative Interpretationen erfordern Kalibrierung und Berücksichtigung von Kinetik und Ausdrucksstärke.