重要跨膜信号的光监控及其应用

项目名称： 重要跨膜信号的光监控及其应用

项目编号： No.81171382

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 影像医学与生物医学工程

项目作者： 刘晓冬

作者单位： 清华大学

项目金额： 60万元

中文摘要： 膜电位、钙浓度等跨膜信号的动态变化与脑及心脏等器官的生理及病理密切相关。测量和控制膜电位的膜片钳技术及测量钙信号的荧光成像技术极大地推动了生物医学的发展。"光基因学"(optogenetics)以及基因编码荧光探针的最新进展为在生物分子工程水平上实现跨膜信号的光监控提供了可能。基于全内反射荧光成像（TIRF）和基因编码钙探针（GECI），本项目提出对经由电压门控钙通道跨膜的局部钙进行动态监测。课题方案把膜电位的变化与GECI耦合，监测局部钙动态并反馈给光控基因从而实时控制膜的兴奋性。项目针对关键的负反馈控制回路，致力于实现新一代的膜片钳，即光基因钳（optogenetical clamp），并应用于神经元和心肌细胞。项目的完成将为多尺度水平上的电生理提供全新手段，对局部钙信号的监控分析及相关的技术突破也将在生物物理学、神经科学、分子影像、药物筛选等多个领域产生重大影响。

中文关键词： 离子通道；钙信号；跨膜信号转导；荧光成像及探针；荧光共振能量转移

英文摘要：

英文关键词： ion channels；ca2+ signals；transmembrane signaling；fluorescence imaging and probes；FRET