Ca 2+ è uno ione molto importante si trova in abbondanza all'interno di ogni singola cellula del corpo. Ha ruoli significativi in molte funzioni cellulari diverse, tra cui la crescita, la proliferazione, la migrazione e l'apoptosi 1-4. E 'ben noto che la Ca 2+ può influenzare questi processi attraverso azioni dirette e indirette, e di conseguenza, le modifiche ai normali concentrazioni intracellulari di questo ione può facilmente portare a risultati negativi per le cellule colpite. Il SR è considerato come il più grande intracellulare Ca 2+ negozio all'interno della cella 5. I livelli di stato stazionario di Ca 2+ sia nel SR e nel citoplasma sono normalmente mantenuti attraverso il flusso costante dentro e fuori le Ca 2+ -transporting canali di questo organello. Le condizioni di stress imposte sulle cellule a causa di qualsiasi forma di lesioni o malattie sono comunemente associati con cambiamenti significativi nella SR Ca 2+ che andare avanti per avere effetti duraturi sulla eglialth della cella. Nel più grave dei casi, l'incapacità di una cellula stressata per recuperare e mantenere lo stato stazionario SR Ca 2 + livelli possono anche culminare nella morte per apoptosi 6-8.
La ricerca attuale in cellulari Ca 2+ dinamica è limitata dal fatto che pochi studi di prova organello Ca 2+ contenuto negozio direttamente 9-11. La pratica più comune prevede invece la misura di citoplasmatici di Ca 2+ livelli come misure indirette dei cambiamenti in SR Ca 2+ contenuti 12-14. In questi esperimenti, Ca 2+ viene indotto ad essere rilasciato dalla SR attraverso l'uso di agenti farmacologici che causano deplezione del organello (es thapsigargin). Le conclusioni sono poi disegnati in relazione alle modifiche SR Ca 2+ sulla base fluttuazioni dei citoplasmatici di Ca 2+ concentrazioni. Nonostante la capacità residua per gli investigatori di trarre tali conclusioni in una rotonda manner, questo metodo di SR Ca 2+ misura è chiaramente un modo indiretto per raccogliere tali informazioni, con molte limitazioni relative all'interpretazione dei dati raccolti. Per aggirare questo chiaro restrizione, è necessario misurare la quantità di Ca 2+ trovato direttamente all'interno della rete luminale SR.
Vitale per il risultato finale di essere in grado di registrare direttamente endoluminali SR livelli di Ca 2+ sono gli strumenti di coltura cellulare e l'indicatore di Ca 2+ utilizzato. Per i dati di riferimento nel manoscritto attuale, è importante notare che VSMC utilizzati provenivano da una linea cellulare congelati. Le cellule sono state coltivate in terreno Dulbecco Modified Eagle (DMEM) + 10% di siero di vitello neonato (NCS) su passaggi 22-26 per gli esperimenti descritti, incubate a una costante 37 ° C con 5% di CO 2 di alimentazione. Utilizzando il metodo attuale, per esempio, le cellule sono state coltivate con successo su una miscela di proteine che simula il extracellulareambiente di molti diversi tipi di tessuto 15. Importante per il successo lungo la vena della SR Ca 2+ ricerca è il tipo di miscela proteina utilizzata; in questo caso, una varietà a basso fattore di crescita era necessario evitare componenti di questo strumento comprometta il regolare Ca 2+ segnalamento e movimenti costantemente avvenuto nelle cellule testate. Dopo crescita di successo di celle di prova, l'indicatore Ca 2+ deve essere effettivamente introdotto a queste cellule in coltura. Questo è diventato possibile utilizzando un vettore adenovirale che porta il SR-residente Ca 2+ indicatore D1SR. Per ottenere una elevata efficienza di trasfezione, le cellule devono essere incubate con vettori virali per almeno 36-48 ore prima di imaging. Questa preparazione fornisce uno strumento affidabile per misurare Ca 2+ transitori all'interno del lume SR con elevata precisione e riproducibilità.
Indicatore D1SR utilizzato in questo protocollo è una variante modificata del D1ER Ca 2+ indicator che è stato originariamente creato dal laboratorio del Dr. Roger Tsien presso l'Università della California, San Diego, USA 9,16. Il D1ER originale appartiene a una seconda generazione di geneticamente codificati Ca 2+ indicatori chiamati Cameleons che visualizzano Ca 2+ sensibilità su una gamma molto più ampia (0,5-160 micron) rispetto ai precedenti Ca 2+ indicatori 9,16. Il nuovo D1SR variante, un gentile dono del Dr. Wayne Chen (Università di Alberta, Canada), tuttavia, comporta una sequenza calsequestrina mutante (invece di una sequenza calreticulin come nel D1ER originale). Il calsequestrina mutante ha una ridotta vincolante per Ca 2+ che elimina il problema di competere con calsequestrina endogena nel legame di Ca 2+ all'interno della SR lume 11. L'indicatore D1SR trasporta una proteina fluorescente troncata migliorato ciano (PCP) e di proteine di colore giallo fluorescente (YFP) che si legano da una proteina linker contenente calmodulina modificato (CAM) e M13 (tegli peptide di 26 residui di miosina chinasi luce-catena che lega a camma) sequenze. La sequenza CAM-M13 è stato modificato per evitare M13 di legarsi a calmodulin endogena. Inoltre, per evitare la fuoriuscita SR, una sequenza calsequestrina è stato aggiunto all'estremità 5'della PCP 11. Quando è legato al Ca 2+, il dominio CaM-M13 passa attraverso cambiamenti conformazionali che provocano un aumento del trasferimento di energia tra la PCP accompagnamento e YFP, che viene registrato come un aumento dell'intensità del segnale FRET. D'altra parte, quando la concentrazione di SR luminale Ca 2+ gocce, il dominio CaM-M13 passa attraverso cambiamenti conformazionali inversa, con una conseguente diminuzione del trasferimento di energia tra la PCP accompagnamento e YFP, e un calo significativo dell'intensità del segnale FRET .